[ad_1]
(noticias nanowerk) Cuando se aparean, las mariposas Heliconius dependen de dos cosas: la apariencia y el olor de su pareja potencial. Las mariposas negras y naranjas tienen cerebros increíblemente pequeños, pero deben procesar ambas percepciones sensoriales al mismo tiempo, más de lo que las tecnologías actuales de inteligencia artificial (IA) pueden hacer sin un consumo de energía significativo. Para hacer que la IA sea tan inteligente como las mariposas, un equipo de investigadores de Penn State ha desarrollado una plataforma de IA multisensorial que es más avanzada y utiliza menos energía que otras tecnologías de IA.
Los investigadores dijeron que las tecnologías de inteligencia artificial actuales a menudo no pueden imitar los procesos de toma de decisiones multisensoriales de humanos y animales. Esto puede limitar el potencial de uso de la IA en robótica y sensores inteligentes que detectan amenazas como estructuras defectuosas o fugas químicas inminentes.
«Si piensas en la IA que tenemos hoy, tenemos muy buenos procesadores de imágenes que se basan en lo visual o excelentes procesadores de voz que usan audio», dijo Saptarshi Das, profesor asociado de ingeniería y mecánica y autor correspondiente del artículo publicado hoy. estudiar Materiales avanzados (“Una plataforma neuromórfica multisensorial inspirada en mariposas para integrar señales visuales y químicas”). “Pero si piensas en la mayoría de los animales y también en los humanos, la toma de decisiones se basa en más de un sentido. Si bien la IA funciona bastante bien con una única entrada sensorial, la toma de decisiones multisensorial no es posible con la IA actual”.
Las mariposas Heliconius eligen pareja a través de una señal visual simultánea (ven que el patrón de alas de la pareja potencial es en realidad el de una mariposa Heliconius) y una señal química de las feromonas emitidas por la otra mariposa. Lo que es notable es que la mariposa hace esto con un cerebro diminuto que utiliza un mínimo de energía, dijo Das. Esto contrasta directamente con la tecnología informática moderna, que consume una cantidad significativa de energía.
«Los cerebros de mariposas y muchos otros cerebros de animales son muy pequeños y consumen muchos recursos, tanto en términos de energía consumida como de tamaño físico del cerebro», dijo Das. «Y, sin embargo, realizan tareas computacionales que dependen de múltiples entradas sensoriales al mismo tiempo».
Para imitar este comportamiento electrónicamente, los investigadores recurrieron a una posible solución que utiliza materiales bidimensionales que tienen entre uno y varios átomos de espesor. Los investigadores desarrollaron una plataforma de hardware hecha de dos materiales 2D: sulfuro de molibdeno (MoS).2) y gráficos. El MOS2 Parte de la plataforma de hardware es un memtransitor, un dispositivo electrónico que puede realizar procesos tanto de almacenamiento como de información. Los investigadores eligieron MoS2 por sus capacidades de percepción de la luz, que imitan las capacidades visuales de la mariposa. La parte de grafeno del dispositivo es un quimiotransistor que puede detectar moléculas químicas e imitar la detección de feromonas del cerebro de la mariposa.
«La señal visual y la señal química de la feromona determinan la decisión de si esa mariposa hembra se aparea o no con la mariposa macho», dijo el coautor Subir Ghosh, estudiante de doctorado de segundo año en ingeniería y mecánica. «Así que tuvimos una idea». Nos inspiramos a pensar en cómo podemos tener materiales 2D con estas capacidades: el MoS fotorresponsivo.2 y el grafeno químicamente activo podría combinarse para crear una plataforma integrada visual-química para la IA y la computación neuromórfica”.
Los investigadores probaron su dispositivo exponiendo su sensor de doble material a luces de diferentes colores, imitando las señales visuales y aplicando soluciones con diferentes composiciones químicas que se parecían a las feromonas liberadas por las mariposas. El objetivo era descubrir qué tan bien su sensor podía integrar información tanto del fotodetector como del quimisensor, de manera similar a cómo el éxito de apareamiento de una mariposa depende del color apropiado de las alas y la fuerza de las feromonas.
Al medir la respuesta de salida, los investigadores descubrieron que sus dispositivos podían integrar perfectamente señales visuales y químicas. Esto subraya el potencial de su sensor para procesar e interpretar diferentes tipos de información simultáneamente, dijeron.
«También introdujimos adaptabilidad en los circuitos de nuestros sensores, por lo que una señal podría desempeñar un papel más importante que la otra», dijo Yikai Zheng, estudiante de posgrado de cuarto año en ingeniería y mecánica y coautor del estudio. «Esta adaptabilidad es similar a la forma en que una mariposa hembra ajusta su comportamiento de apareamiento en respuesta a diferentes escenarios en la naturaleza».
Según los investigadores, los sensores duales en un solo dispositivo también son más eficientes energéticamente en comparación con el funcionamiento actual de los sistemas de inteligencia artificial. Recopilan datos de varios módulos de sensores y luego los envían a un módulo de procesamiento, lo que puede provocar retrasos y un consumo excesivo de energía.
A continuación, los investigadores planean ampliar la integración de dos sentidos de su dispositivo a tres sentidos, imitando cómo un cangrejo de río usa señales visuales, táctiles y químicas para detectar presas y depredadores. El objetivo es desarrollar dispositivos hardware de IA capaces de manejar escenarios complejos de toma de decisiones en diferentes entornos.
«Podríamos tener sistemas de sensores en lugares como una planta de energía que detectarían problemas potenciales como fugas o sistemas fallidos basándose en múltiples señales sensoriales», dijo Ghosh. “Por ejemplo, un olor químico, un cambio de vibración o la detección visual de puntos débiles. Esto ayudaría mejor al sistema y a los empleados a determinar qué deben hacer para resolver el problema rápidamente, ya que no depende de un solo sentido, sino de varios”.
[ad_2]