Устройство, разработанное в Инженерном колледже Орегонского государственного университета и опубликованное в журнале Advanced Functional Materials, также призвано имитировать важнейшую способность мозга укреплять важные воспоминания, в то время как менее значимая информация со временем стирается.
Разработка приближает обработку данных искусственным интеллектом к датчику, а не заставляет их передаваться между отдельными аппаратными блоками, поэтому часть работы выполняется там, куда попадает свет. «Наше оптоэлектронное устройство обладает новой аппаратной функцией, которая может обеспечить более эффективную обработку информации непосредственно на уровне датчика», — сказал Ларри Ченг, руководитель проекта и профессор электротехники и информатики.
Современное аппаратное обеспечение для искусственного интеллекта распределяет функции восприятия, хранения и обработки данных — ключевые задачи, связанные с машинным восприятием, — между отдельными компонентами, а это значит, что данные постоянно перемещаются между ними. Такое перемещение требует энергии и снижает эффективность.
Устройство, разработанное в Университете штата Орегон, решает эту проблему, перенося часть функций памяти и обработки данных непосредственно в датчик освещенности. Для этого используется фототранзистор, состоящий из двух разных материалов. Канал транзистора, по которому проходит ток, образован оксидным полупроводником. Сверху расположен светочувствительный органический слой, который поглощает свет и генерирует электрические заряды.
Когда на устройство попадает свет, часть этих зарядов задерживается в светочувствительном слое. Даже после того, как свет исчезает, задержанные заряды продолжают влиять на ток, протекающий через полупроводниковый канал. Таким образом, устройство сохраняет память об оптическом сигнале, который оно зафиксировало ранее.
Самое интересное, что эта память не статична. Подавая небольшое напряжение на электрический затвор, исследователи могут менять положение захваченных зарядов относительно канала транзистора. Когда заряды приближаются к каналу, их эффект усиливается, и память сохраняется дольше. Когда они отдаляются, эффект ослабевает, и память стирается быстрее.
Такое поведение отдаленно напоминает то, как биологический мозг регулирует память. В мозге химические сигналы влияют на то, закрепляется ли воспоминание или стирается. В устройстве Университета штата Огайо аналогичную роль выполняет электрический сигнал, обеспечивая программируемое время хранения данных.
Это может быть особенно полезно для нейроморфных вычислений — области, в которой пытаются создавать вычислительные системы по образцу биологических нейронных сетей. Это также вписывается в общую тенденцию к внедрению вычислений в датчики, когда данные обрабатываются непосредственно в месте сбора, а не передаются на отдельные процессоры и в банки памяти.
Для систем машинного зрения это может означать наличие аппаратного обеспечения, способного фильтровать, взвешивать и временно сохранять визуальную информацию до того, как она попадет в обычный процессор. Роботу, дрону, охранной камере или автономной системе не нужно сохранять все визуальные сигналы навсегда. Часть информации должна храниться недолго, часть — дольше, а часть — практически сразу удаляться.