Ощупывание кошачьей шерсти может дать некоторую информацию, но увидеть животное — это решающий момент: домашняя кошка или лев? Звук потрескивания костра может быть неоднозначным, но его запах подтверждает наличие горящих дров. Наши органы чувств взаимодействуют друг с другом для получения полного представления, особенно если отдельные сигналы очень тонкие. Коллективная сумма биологических сигналов может быть больше, чем их индивидуальный вклад. Роботы, как правило, следуют более простому принципу сложения, но исследователи из Университета Пенсильвании использовали эту биологическую концепцию для применения в искусственном интеллекте (ИИ), разработав первый искусственный мультисенсорный интегрированный нейрон. Под руководством Саптарши Даса (Saptarshi Das), доцента кафедры инженерных наук и механики в Penn State, группа исследователей опубликовала свою работу 15 сентября в журнале Nature Communication.
Например, в автомобиле один датчик сканирует препятствия, а другой определяет темноту, чтобы регулировать интенсивность света фар. По отдельности эти датчики передают информацию на центральный блок, который затем дает команду автомобилю затормозить или отрегулировать свет фар. По мнению Das, этот процесс потребляет больше энергии. Если позволить датчикам напрямую взаимодействовать друг с другом, то это будет более эффективно с точки зрения энергопотребления и скорости работы — особенно если входные сигналы от обоих датчиков слабые.
Команда сосредоточилась на интеграции тактильного и визуального сенсоров таким образом, чтобы выход одного сенсора изменял другой с помощью визуальной памяти. По словам Мухтасима Уль-Карима Садафа, аспиранта третьего года обучения по специальности «инженерные науки и механика», даже кратковременная вспышка света может значительно повысить вероятность успешного перемещения по темной комнате.
Исследователи изготовили мультисенсорный нейрон, соединив тактильный датчик с фототранзистором на основе монослоя дисульфида молибдена — соединения, обладающего уникальными электрическими и оптическими характеристиками, полезными для обнаружения света и поддержки транзисторов. Датчик генерирует электрические импульсы, напоминающие нейроны, обрабатывающие информацию, что позволяет ему интегрировать как визуальные, так и тактильные сигналы. Это равноценно тому, как если бы вы увидели «включенную» лампочку на плите и почувствовали тепло, исходящее от конфорки — если вы видите включенную лампочку, это еще не означает, что конфорка горячая, но руке достаточно ощутить наносекунду тепла, чтобы организм отреагировал и отдернул руку от потенциальной опасности. Поступление света и тепла запускает сигналы, которые вызывают реакцию руки. В данном случае исследователи измеряли версию искусственного нейрона, наблюдая за выходом сигналов, возникающих при визуальном и тактильном воздействии. Для имитации осязательных сигналов в тактильном датчике использовался трибоэлектрический эффект, при котором два слоя, скользя друг по другу, вырабатывают электричество, то есть осязательные стимулы кодируются в электрические импульсы. Для имитации визуального сигнала исследователи светили светом на монослойный фототранзистор из дисульфида молибдена — транзистор, способный запоминать визуальный сигнал, подобно тому, как человек запоминает общую планировку комнаты после того, как ее быстро осветит вспышка. Они обнаружили, что сенсорный ответ нейрона — моделируемый как электрический выход — увеличивается при слабых зрительных и тактильных сигналах. Интересно, что этот эффект удивительно хорошо перекликается с его биологическим аналогом — зрительная память естественным образом повышает чувствительность к тактильным стимулам», — говорит соавтор исследования Наджам У Сакиб, аспирант третьего года обучения по специальности «инженерные науки и механика».
Дас пояснил, что искусственная система мультисенсорных нейронов может повысить эффективность сенсорных технологий, открывая путь к более экологичному использованию ИИ. В результате роботы, беспилотники и самоуправляемые автомобили смогут более эффективно ориентироваться в окружающей среде, потребляя при этом меньше энергии.
16.09.2023 |
Net&IT
Nature Communications: ИИ изучает язык расположения атомов в твердых телах | |
Новую модель искусственного интеллекта, котора... |
Science: Создана революционная технология, которая переписывает ДНК | |
Брайан Хи руководит Лабораторией эволюцио... |
Мемристоры сделают компьютеры будущего умными, как мозг | |
Новое вещество для изменения работы устро... |
В Японии предложили способ усовершенствовать дополненную реальность на смартфоне | |
Приложения дополненной реальности, которые раб... |
В МФТИ создали бота для распознавания нот | |
Студенты МФТИ создали программу под назва... |
В Московском Политехе создали алгоритм для прогнозирования пешеходного трафика | |
Студент первого курса Московского Политеха Арт... |
Ученые рассказали об уязвимостях в системе безопасности медицинских ИТ | |
Сотрудники кафедры ИБ Московского Политех... |
EgoTouch управляет VR-миром с ладони — речь идет о новом уровне взаимодействия | |
В обычной жизни мы не хотим постоянн... |
Plant Phenomics: Как технологии помогают фермерам сохранить урожай риса | |
Благодаря новым технологиям искусственный инте... |
Челябинские ученые сделают коммунальные машины автономными | |
Программу для управления техникой, котора... |
Школьники создали для музея бота-проводника по коммуналкам и книгам Булгакова | |
Сегодня музейные чат-боты могут гораздо больше... |
Студенты ТИСБИ разработали проект онлайн-платформы для геймеров | |
Студенты Университета управления ТИСБИ в ... |
Nature: Созданные ИИ тексты будут размечаться водяными знаками | |
Исследователи из лондонской лаборатории G... |
Российская игра о наполеоновских войнах станет бесплатной | |
У российской аудитории растет интерес к в |
Ученые МГУ с коллегами предложили новый подход для создания квантового интернета | |
Создать устройство для гибридных квантовы... |
В НГУ запустили пилотный кластер суперкомпьютерного центра «Лаврентьев» | |
В Новосибирском государственном университете з... |
Российские ученые создали расчетные модули для системы инженерного анализа | |
Ученые из нескольких научных организаций ... |
Эксперты МИФИ объяснили решение Microsoft и Google о мирном атоме | |
Технологические корпорации всё чаще обращ... |
По событиям Смутного времени создадут игру — интерактивную новеллу | |
Компания Сайберия Нова и создатели игры С... |
JCM: ИИ быстрее человека определяет устойчивость бактерий к антибиотикам | |
Искусственный интеллект для поиска бактер... |
HB&ET: Пожилые чаще молодых относятся к ИИ как к кому-то живому | |
В исследовании Имперского колледжа Лондона люд... |
В России создана нейросеть для оценки отторжения пересаженной почки | |
ИИ-модель, которая с помощью компьютерног... |
UIST: Приложение для смартфона делает захват движений тела в реальном времени | |
Инженеры Северо-Западного университета создали... |
PNAS Nexus: Разработана система мониторинга усталости рабочих на производстве | |
Новая разработка, система датчиков и маши... |
В СПбГУ с помощью ИИ создали систему распознавания нейротропных препаратов | |
Новую систему для скрининга нейротропных ... |
NatPhys: Поиск ошибок в процессоре поможет создать надежный квантовый компьютер | |
Чтобы достичь выдающихся результатов, квантовы... |
Новые ИИ-модели нагрева плазмы исправляют вычисления термоядерных исследований | |
Новые модели искусственного интеллекта для&nbs... |
ACMTAC: Новые приложения позволят слепым людям ориентироваться в помещениях | |
Два новых приложения помогут слепым людям орие... |
Nature Communications: Ученые придумали способ ускорить разработку лекарств | |
Способ улучшить квантовые компьютеры для ... |
PRR: Новые оптические устройства смогут преодолеть ограничения хранения данных | |
Поскольку наш цифровой мир создаёт о... |