İnsan Görüşü için Kullanılan Beyin Sinir Yollarını Taklit Eden Cihaz

Science Advances dergisinde yer alan kapak makalesi olarak sunulan çalışmada, UCF araştırma ekibi, gelecek vadeden iki nanomalzemeyi yeni bir üst yapıda birleştirerek, insan görüşü için kullanılan beyin hücrelerinin sinir yollarını taklit eden nano ölçekli bir cihaz oluşturabileceklerini göstermişlerdir. UCF'nin NanoScience Teknoloji Merkezi, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bölümü'nde doçent olan Jayan Thomas, bunun aynı anda bilgi işleyebilen ve ezberleyebilen bilgisayar işlemcileri olan nöromorfik bilgisayarların geliştirilmesine yönelik atılan ilk bebek adım olduğunu ve bu bilgisayarların işlem ve işlem süresi için gereken enerjiyi azaltabileceğini ifade etti. Thomas ayrıca, gelecekte bu heyecan verici buluşun insan gibi düşünebilen robotlar yapmaya yardımcı olabileceğini de sözlerine ekledi. Thomas, UCF'nin NanoScience Teknoloji Merkezi'nde yardımcı doçent olan Tania Roy, Bhaskara İleri Güneş Enerjisi üyesi ve aynı zamanda Hindistan’daki Jharkhand Merkez Üniversitesi Enerji Mühendisliği Bölümü'nde yardımcı doçent olan Basudev Pradhan ve Roy'un laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Sonali Das ile birlikte araştırmayı yönetmiştir. Roy’a göre teknolojinin bir diğer potansiyel kullanımı drone destekli kurtarma çalışmaları için olduğudur.

Roy, uzak dağ bölgelerine rehberlik etmeden uçabilen ve yolda kalmış dağcıların yerini bulabilen dronların bu gün hayal etmenin zor olduğunu çünkü bu dronların kamera gözleriyle neyi taradıklarını belirlemek için uzak sunuculara bağlanması gerektiğini ifade etti. Ayrıca oluşturdukları bu cihaz dronu gerçekten otonom yapabilmektedir çünkü tıpkı bir insan gibi görmesini sağlamaktadır. Daha önceki araştırmalar, görüntüyü yakalayan ve tanınması için bir sunucuya gönderen bir kamera oluşturmuş olmasına karşın UFC araştırma ekibi göz ve beyin işlevini birlikte taklit eden tek bir cihaz oluşturmuşlardır. İnovasyonun püf noktası, iki boyutlu, atomik kalın nanomateryal grafende nano ölçekli, ışığa duyarlı perovskit kuantum noktaları yetiştirmekti. Bu kombinasyon, fotoaktif parçacıkların ışığı yakalamasına, elektrik yüklerine dönüştürmesine ve ardından yüklerin doğrudan tek bir adımda grafene aktarılmasını sağlar. Tüm süreç, insan saçı kalınlığının yaklaşık on binde biri kadar son derece ince bir filmde gerçekleşir.

Bilim insanlarının Uzun Süredir Hedefi Olan Nöromorfik Hesaplama

Pradhan, cihazın üst yapının doğası gereği, ışık destekli bir hafıza etkisi gösterdiğini ve bunun, insanların görme ile ilişkili beyin hücrelerine benzediğini belirtti. Ayrıca geliştirdikleri optoelektronik sinapslar beyinden esinlenen nöromorfik hesaplama için son derece önemli olduğunu ve bu tür bir üst yapı kesinlikle ultra ince optoelektronik cihazların geliştirilmesinde yeni yönlere yol açacağını sözlerine ekledi. Nöromorfik hesaplama, insan beyninin yaptığı örneğin görmeye izin vermek gibi bilgileri bilgisayarlarında eşzamanlı olarak işleyip ve depolayabilmesi bilim insanlarının uzun süredir devam eden bir hedefidir. Fakat şu anda bilgisayarlar bilgileri ayrı yerlerde saklamakta ve işlemektedir, bu da sonuç olarak performanslarını sınırlamaktadır. Thomas, cihazlarının nöromorfik hesaplama yoluyla nesneleri görme yeteneğini test etmek için araştırmacıları yüz tanıma deneylerinde kullandığını söyledi. Ayrıca Thomeas, yüz tanıma deneyi, optoelektronik nöromorfik hesaplamalarını kontrol etmek için bir ön test olduğunu ve cihazlarının görme ile ilişkili beyin hücrelerini taklit ettiğinden, yüz tanıma nöromorfik yapı taşları için en önemli testlerden biri olduğunu ifade etti.

Ekip, cihazlarının dört farklı kişinin portrelerini başarıyla tanıyabildiğini keşfetti. Araştırmacılar, cihazı bir devre seviyesi sistemi geliştirmek için kullanmak da dahil olmak üzere işbirliklerine devam etmeyi planladıklarını ifade etmişlerdir.