Мир вокруг нас изменяется, развивается, совершенствуется. То, что было удивительным 10-15 лет назад, уже не удивляет, а становится привычным обыденным. Человечество стремительно развивается, используя новые технологии, методы, новые материалы. И вероятно, совсем скоро человек сможет создать зрение, аналогичное человеческому.
Согласно недавнему исследованию, опубликованному в журнале Advanced Materials разработана первая в мире нейронная сеть для искусственного интеллекта с использованием 2D-материалов. Эта революционная двухмерная нейронная сеть ИИ «видит», хранит и идентифицирует рукописные цифры.
Двумерные материалы представляют собой материю толщиной всего несколько нанометров (или меньше) и часто состоят из одного листа атомов. В результате процессор машинного зрения может захватывать, хранить и идентифицировать более 1000 различных изображений.
Первый в истории искусственный интеллект нейронной сети, созданный с использованием 2D-материалов, был разработан в США Гарвардской школой инженерии и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS), которая сотрудничала с Samsung Advanced Institute of Technology.
С момента открытия графена в 2004 году, исследователи работали над поиском новых способов использования инновационных электронных и оптоэлектронных свойств двумерных полупроводников толщиной до атома в качестве базы для использования.
Транзисторы, изготовленные из 2D-материалов, нашли применение в простых цифровых логических схемах и фотодетекторах, но крупномасштабная интеграция для сложных вычислений, таких как AI, пока что не состоялась.
На данный момент исследователи успешно интегрировали около 100 транзисторов из 2D-материалов в один чип. (для сведения: стандартная кремниевая интегральная схема, такая как в смартфоне, содержит миллиарды транзисторов).
По мнению научного сотрудника SEAS «двумерные устройства на основе материалов демонстрируют различные интересные свойства, но низкий уровень интеграции ограничивает их функциональное применение. Благодаря 1000 устройств, интегрированных в один чип, наша атомарно тонкая сеть сможет выполнять задачи распознавания зрения, что является чрезвычайно продвинутым качеством двумерной электроники на основе материалов».
Каркас толщиной в три атома работает как человеческий глаз.
Команда разработчиков использовала двумерный материал, известный как дисульфид молибдена, полупроводник толщиной в три атома, который эффективно взаимодействует со светом. Исследователи собрали эти светочувствительные транзисторы в так называемую поперечную решетку, напоминающую нейронные связи в человеческом мозге.
Эта на первый взгляд простая структура позволяет устройству работать и как глаз для просмотра изображения, и как мозг для хранения и идентификации изображений с первого взгляда.
Новый оптоэлектронный процессор MoS2 выполняет две важные функции системы зрения человека: первичное восприятие изображения, подобное сетчатке и зрительному нерву, и нейронное распознавание, которое происходит в мозге.
ИИ на основе 2D-материалов преобразует изображения в электрические данные.
На передней панели прибора используется сетчатая матрица, которая с одной стороны, как датчик изображения, воспринимает изображение, аналогично человеческому глазу, с другой стороны, выполняет сетевые вычисления с электрическими данными для идентификации изображения. Светочувствительность 2D-материалов позволяет устройству преобразовывать и сохранять изображение как электрические данные.
Чтобы подтвердить свой метод, исследователи протестировали устройство на 1000 рукописных изображений цифр. Внутренний процессор успешно распознал и идентифицировал изображения с точностью 94%. За счет преобразования оптических изображений в электрические данные, такие как глаз и зрительный нерв, и последующего распознавания этих данных, подобно мозгу, посредством вычислений в памяти, оптоэлектронный процессор имитирует две основные функции человеческого зрения.
В перспективе разработчики планируют расширить масштаб и создать систему визуализации с высоким разрешением на основе двухмерных материалов. Подобные достижения, основанные на симбиозе ИИ, графена и 2D материаловедения могут однажды привести к созданию искусственного зрения и стать основой для создания человекоподобных ИИ-роботов. И как знать, возможно эти роботы смогут когда-нибудь выполнять любую работу… ☺ А вы как думаете?