La inteligencia synthetic (IA) es cada vez más útil para la predicción de eventos de emergencia como ataques cardíacos, desastres naturales y fallas en oleoductos. Esto requiere tecnologías de última generación que puedan procesar datos rápidamente. En este sentido, la computación de yacimientos, especialmente diseñada para el procesamiento de datos de collection temporales con bajo consumo de energía, es una opción prometedora. Se puede implementar en varios marcos, entre los cuales la computación de reservorio físico (PRC) es el más standard. Se espera que la PRC con sinapsis artificiales optoelectrónicas (estructuras de unión que permiten que una célula nerviosa transmita una señal eléctrica o química a otra célula) que imitan elementos sinápticos humanos tenga capacidades de reconocimiento y procesamiento en tiempo actual incomparables, similares a las del sistema visible humano.
Sin embargo, la PRC basada en dispositivos sinápticos optoelectrónicos autoalimentados existentes no puede manejar datos de collection temporales en múltiples escalas temporales, presentes en señales para monitorear la infraestructura, el medio ambiente pure y las condiciones de salud.
En un avance reciente, un equipo de investigadores del Departamento de Electrónica Aplicada de la Escuela de Graduados en Ingeniería Avanzada de la Universidad de Ciencias de Tokio (TUS), dirigido por el Profesor Asociado Takashi Ikuno y que incluye al Sr. Hiroaki Komatsu y la Sra. Norika Hosoda, ha fabricaron con éxito una sinapsis humana fotopolimérica optoelectrónica basada en células solares sensibilizadas con tinte y autoalimentada con una constante de tiempo que puede controlarse mediante la intensidad de la luz de entrada. Su estudio fue publicado en línea el 28 de octubre de 2024 en la revista ACS Utilized Supplies & Interfaces.
El Dr. Ikuno explica la motivación detrás de su investigación: “Para procesar datos ópticos de entrada de collection temporales con varias escalas de tiempo, es esencial fabricar dispositivos de acuerdo con la escala de tiempo deseada. Inspirados por el fenómeno de imagen residual del ojo, llegamos “Creamos un novedoso dispositivo sináptico humano optoelectrónico que puede servir como marco computacional para sensores ópticos de IA de vanguardia que ahorran energía”.
El dispositivo basado en células solares utiliza tintes derivados del escuarilio e incorpora funciones de entrada óptica, cálculo de IA, salida analógica y suministro de energía en el propio dispositivo a nivel de materials. Exhibe plasticidad sináptica en respuesta a la intensidad de la luz, mostrando características sinápticas como facilitación de pulsos emparejados y depresión de pulsos emparejados. Los investigadores demostraron que ajustar la intensidad de la luz da como resultado un alto rendimiento computacional en tareas de procesamiento de datos de collection temporales, independientemente del ancho del pulso de luz de entrada.
Además, cuando este dispositivo se utilizó como capa de depósito de PRC, clasificó movimientos humanos como agacharse, saltar, correr y caminar con más del 90% de precisión. Además, el consumo de energía period sólo el 1% del requerido por los sistemas convencionales, lo que también reduciría significativamente las emisiones de carbono asociadas. “Hemos demostrado por primera vez en el mundo que el dispositivo desarrollado puede funcionar con un consumo de energía muy bajo y aun así identificar el movimiento humano con una alta precisión”, enfatiza el Dr. Ikuno.
En explicit, el dispositivo propuesto abre un nuevo camino hacia la realización de sensores de IA de vanguardia para diversas escalas de tiempo, con aplicaciones en cámaras de vigilancia, cámaras de automóviles y monitoreo de la salud. Según el Dr. Ikuno, “Esta invención se puede utilizar como un sensor óptico de IA de borde muy standard que se puede conectar a cualquier objeto o persona, y puede afectar el costo involucrado en el consumo de energía, como las cámaras montadas en automóviles y computadoras.” Y añade: “Este dispositivo puede funcionar como un sensor que puede identificar el movimiento humano con un bajo consumo de energía y, por lo tanto, tiene el potencial de contribuir a la mejora del consumo de energía del vehículo. Además, se espera que se utilice como un sistema óptico de bajo consumo de energía”. sensor en relojes inteligentes y dispositivos médicos independientes, reduciendo significativamente sus costos para que sean comparables o incluso más bajos que los de los dispositivos médicos actuales”.
En conclusión, este novedoso dispositivo basado en células solares tiene el potencial de acelerar el desarrollo de sensores de IA de vanguardia energéticamente eficientes con diversas aplicaciones.
