Tekoälyn tekeminen älykkäämmäksi keinotekoisella, monisensorisella integroidulla neuronilla

16. syyskuuta 2023 (Nanowerk-uutiset) Kissan turkin tuntu voi paljastaa joitakin tietoja, mutta kissan näkeminen antaa tärkeitä yksityiskohtia: onko se kotikissa vai leijona? Vaikka tulen rätisevä ääni voi olla epäselvä, sen tuoksu vahvistaa palavan puun. Aistimme synergisoivat antaakseen kattavan käsityksen, etenkin kun yksittäiset signaalit ovat hienovaraisia. Biologisten panosten yhteissumma voi olla suurempi kuin niiden yksittäiset panokset. Robotit seuraavat yleensä yksinkertaisempaa lisäystä, mutta Penn Staten tutkijat ovat nyt valjastaneet biologisen konseptin käytettäväksi tekoäly (AI) kehittääkseen ensimmäisen keinotekoisen, monisensorisen integroidun neuronin. Penn Staten insinööritieteen ja mekaniikan apulaisprofessori Saptarshi Dasin johtama tiimi julkaisi työnsä Luontoviestintä ("Biovaikutteinen visuotaktiili neuroni moniaistiseen integraatioon"). Penn State -tutkimusryhmä kehitti biovaikutteisen keinotekoisen neuronin, joka pystyy käsittelemään visuaalista ja tuntoaistisyötteitä yhdessä. (Kuva: Tyler Henderson, Penn State) "Robotit tekevät päätöksiä ympäristön perusteella, jossa he ovat, mutta niiden anturit eivät yleensä puhu keskenään", sanoi Das, jolla on myös yhteisiä tapaamisia sähkötekniikan sekä materiaalitieteen ja tekniikan parissa. . ”Anturikäsittely-yksikön kautta voidaan tehdä kollektiivinen päätös, mutta onko se tehokkain vai tehokkain tapa? Ihmisaivoissa yksi aisti voi vaikuttaa toiseen ja antaa ihmisen arvioida tilannetta paremmin." Esimerkiksi autossa voi olla yksi anturi, joka etsii esteitä, kun taas toinen tunnistaa pimeyden säätämään ajovalojen voimakkuutta. Yksittäin nämä anturit välittävät tiedot keskusyksikköön, joka sitten ohjaa autoa jarruttamaan tai säätämään ajovaloja. Dasin mukaan tämä prosessi kuluttaa enemmän energiaa. Antureiden salliminen kommunikoida suoraan toistensa kanssa voi olla tehokkaampaa energian ja nopeuden suhteen – varsinkin kun molempien tulot ovat heikkoja. "Biologian ansiosta pienet organismit voivat menestyä ympäristöissä, joissa on rajalliset resurssit, mikä minimoi prosessin energiankulutuksen", sanoi Das, joka on myös sidoksissa Materiaalitutkimusinstituuttiin. ”Vaatimukset eri antureille perustuvat kontekstiin – pimeässä metsässä luottaisi enemmän kuunteluun kuin näkemiseen, mutta emme tee päätöksiä vain yhden aistin perusteella. Meillä on täydellinen käsitys ympäristöstämme, ja päätöksentekomme perustuu näkemämme, kuulemme, kosketemme, haistamamme jne. yhdistämiseen. Aistit kehittyivät yhdessä biologiassa, mutta erikseen tekoälyssä. Tässä työssä pyrimme yhdistämään antureita ja matkimaan aivomme todellista toimintaa." Tiimi keskittyi kosketussensorin ja visuaalisen anturin integrointiin siten, että toisen anturin lähtö muokkaa toista visuaalisen muistin avulla. Kolmannen vuoden tekniikan ja mekaniikan tohtoriopiskelija Muhtasim Ul Karim Sadafin mukaan jopa lyhytaikainen valon välähdys voi parantaa merkittävästi mahdollisuuksia onnistuneeseen liikkumiseen pimeän huoneen läpi. "Tämä johtuu siitä, että visuaalinen muisti voi myöhemmin vaikuttaa ja auttaa navigoinnin kosketusvasteita", Sadaf sanoi. "Tämä ei olisi mahdollista, jos visuaalinen ja tuntokuorimme vastaisivat vastaaviin unimodaalisiin vihjeisiinsä yksin. Meillä on valokuvamuistiefekti, jossa valo loistaa ja voimme muistaa. Yhdistimme tämän mahdollisuuden laitteeseen transistorin kautta, joka antaa saman vasteen." Tutkijat valmistivat monisensorisen neuronin yhdistämällä tuntoanturin fototransistoriin, joka perustuu molybdeenidisulfidin yksikerroksiseen yhdisteeseen, jolla on ainutlaatuiset sähköiset ja optiset ominaisuudet, jotka ovat hyödyllisiä valon havaitsemisessa ja tukemisessa. transistorit. Sensori tuottaa sähköpiikkejä tavalla, joka muistuttaa tietoa käsitteleviä neuroneja, jolloin se voi integroida sekä visuaalisia että tuntomerkkejä. Se on sama kuin nähdä "palaa" valon liedellä ja tuntea lämmön poistuvan polttimesta – valon näkeminen päällä ei välttämättä tarkoita, että poltin on vielä kuuma, mutta käden tarvitsee vain tuntea lämpöä nanosekunti ennen keho reagoi ja vetää käden pois mahdollisesta vaarasta. Valon ja lämmön syöttö laukaisi signaaleja, jotka indusoivat käden vasteen. Tässä tapauksessa tutkijat mittasivat keinotekoisen neuronin version tästä näkemällä signaalin ulostulot visuaalisista ja tuntosignaaleista. Kosketussyötön simuloimiseksi tuntoanturi käytti tribosähköistä vaikutusta, jossa kaksi kerrosta liukuvat toisiaan vasten tuottaen sähköä, mikä tarkoittaa, että kosketusärsykkeet koodattiin sähköisiksi impulsseiksi. Visuaalisen syötteen simuloimiseksi tutkijat loistavat valolla yksikerroksiseen molybdeenidisulfidivalokuvamemtransistoriin – tai transistoriin, joka muistaa visuaalisen syötteen, kuten kuinka henkilö voi pitää kiinni huoneen yleisestä asettelusta sen jälkeen, kun nopea salama valaisee sen. He havaitsivat, että neuronin sensorinen vaste - simuloituna sähköisenä ulostulona - lisääntyi, kun sekä visuaalinen että tuntosignaali olivat heikkoja. "Mielenkiintoista on, että tämä vaikutus resonoi erittäin hyvin biologisen vastineensa kanssa - visuaalinen muisti luonnollisesti lisää herkkyyttä kosketusärsykkeelle", sanoi ensimmäinen kirjoittaja Najam U Sakib, kolmannen vuoden tekniikan ja mekaniikan tohtoriopiskelija. "Kun vihjeet ovat heikkoja, sinun on yhdistettävä ne ymmärtääksesi paremmin tietoa, ja sen näimme tuloksissa." Das selitti, että keinotekoinen monisensorinen neuronijärjestelmä voisi parantaa anturiteknologian tehokkuutta ja tasoittaa tietä ympäristöystävällisemmälle tekoälykäytölle. Tämän seurauksena robotit, droonit ja itseohjautuvat ajoneuvot voisivat navigoida ympäristössään tehokkaammin ja samalla kuluttaa vähemmän energiaa. "Heikkojen visuaalisten ja tuntomerkkien superaditiivinen summaus on tutkimuksemme keskeinen saavutus", sanoi toinen kirjoittaja Andrew Pannone, neljännen vuoden tekniikan ja mekaniikan tohtoriopiskelija. ”Tässä työssä tarkastelimme vain kahta aistia. Pyrimme tunnistamaan oikean skenaarion, jotta voimme sisällyttää enemmän aisteja ja nähdä, mitä etuja ne voivat tarjota."

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• ChartPrime. Nosta kaupankäyntipeliäsi ChartPrimen avulla. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.nanowerk.com/news2/robotics/newsid=63648.php