Российские учёные на пути к созданию искусственного глаза

Исследователям из Московского физико-технического института (МФТИ), ИТМО и Сколтеха удалось создать электрический элемент, который потенциально может стать основой для создания искусственного глаза.

Российские учёные изобрели устройство, которое воспроизводит важные свойства синапсов головного мозга – то есть его основных функциональных единиц помимо нейронов, сообщили в пресс-службе МФТИ. 

На данный момент большинство задач нейросети выполняются на удаленных серверах через Интернет-запросы. Этот процесс энергозатратен, поэтому учёные ставят себе целью научиться создавать искусственные нейроны и синапсы и перейти к нейроморфному (то есть «похожему на мозг») аппаратному обеспечению. Считается, что оно будет лучше справляться с набирающими обороты алгоритмами нейросетей – а процесс через подобные нейроны и синапсы будет схож с тем, что происходит в мозге человека или животного.

По словам учёных, для подобной роли очень подходят мемристоры – то есть резисторы, способные изменять своё сопротивление в зависимости от проходящего через них электрического заряда и сохранять его в течение некоторого времени. Мемристоры могут выполнять роль искусственных синапсов в нейроморфных чипах. 

Российские учёные как раз изобрели подобное устройство – оптоэлектронный синапс. Это гибкий мемристор размером примерно 5×5 мкм2 в поперечнике, который оснащен гибридным электрическим и оптическим управлением. Подобное изобретение может стать компонентом нейроморфных системах искусственного зрения, быть использовано как нейроконтроллер в «умных камерах» (даже в беспилотниках) или стать базовой единицей «электронных нервных систем» роботов. 

Изображение в сканирующем электронном микроскопе созданного оптоэлектронного мемристораФото: МФТИ, ИТМО, Сколтех / Наука.рф

В целом подобное изобретение имеет широкое применение в приборах, работающих по принципу «вычислений-в-сенсоре» («in-sensor computing») – то есть когда сигналы идентифицируются и обрабатываются внутри одного блока (без передачи информации между камерой, процессором и памятью). 

«Зрительная информация обрабатывается живыми организмами в несколько этапов. Сначала происходит детектирование на сенсорах в сетчатке: палочках и колбочках. Затем фотосигнал передается в нейроны зрительного нерва, которые генерируют импульсы для обработки в зрительной коре мозга, – поясняет ведущий разработчик проекта Антон Ханас. 

«Нам с коллегами удалось создать оптоэлектронный искусственный синапс на основе микрокристалла галогенидного перовскита и электродов из углеродных нанотрубок, который реализует все эти функции в одном устройстве»

В дальнейших в планах ученых – создание искусственной сетчатки для нейроморфных зрительных систем.

Источник