🚨 هوش مصنوعی بلایای آینده رو پیش‌بینی می‌کنه: انقلاب تو حسگرها با 90% دقت!

هوش مصنوعی و پیش‌بینیِ وضعیت‌های بحرانی

هوش مصنوعی (AI) داره روز به روز توی پیش‌بینیِ اتفاقاتِ ناگوار، مثل سکته‌های قلبی، بلایای طبیعی و مشکلاتِ لوله‌کشی، کمک می‌کنه. این پیشرفت، نیازمندِ فناوری‌های خیلی پیشرفته‌ایه که بتونن اطلاعات رو با سرعتِ نور پردازش کنن. تو این زمینه، محاسباتِ مخزن که مخصوصِ پردازشِ اطلاعاتِ سریالی و با مصرفِ برقِ کم طراحی شده، یه راهِ حلِ خیلی خوب به نظر می‌آد.

محاسباتِ مخزنِ فیزیکی و سیناپس‌های نوریِ مصنوعی

محاسباتِ مخزنِ فیزیکی (PRC) یکی از بهترین روش‌ها تو این زمینه است. PRC با استفاده از سیناپس‌های نوریِ مصنوعی – که ساختارهای اتصالی هستن و اجازه می‌دن یه سلولِ عصبی، یه سیگنالِ الکتریکی یا شیمیایی رو به سلولِ دیگه منتقل کنه – انتظار می‌ره که بتونه قابلیت‌های بی‌نظیری تو تشخیص و پردازشِ لحظه‌ای داشته باشه، درست مثل سیستمِ بیناییِ انسان. اما PRC که بر اساسِ دستگاه‌های سیناپسیِ نوریِ خودکفا کار می‌کنه – و الان هم وجود دارن – نمی‌تونه اطلاعاتِ سریالی رو تو مقیاس‌های زمانیِ مختلف که تو سیگنال‌های مربوط به زیرساخت‌ها، محیطِ زیست و شرایطِ بهداشتی وجود داره، پردازش کنه.

دستگاهِ سیناپسیِ نوریِ جدید

تو یه پیشرفتِ جدید، یه تیم از محققانِ دپارتمانِ الکترونیکِ کاربردی، از دانشکده‌ی مهندسیِ پیشرفته‌ی دانشگاهِ علومِ توکیو (TUS) – به سرپرستیِ استادِ همکار، تاکاشی ایکونو و با حضورِ آقای هیروآکی کوماتسو و خانم نوریگا هوسودا – تونستن یه سیناپسِ نوریِ انسانی بسازن که بر پایه‌ی سلولِ خورشیدیِ رنگ‌شده‌ی خودکفا کار می‌کنه. این سیناپس، یه زمانِ ثابتی داره که می‌شه با شدتِ نورِ ورودی کنترلش کرد. نتیجه‌ی تحقیقاتشون تو تاریخِ 28 اکتبر 2024 به صورتِ آنلاین تو مجله‌ی ACS Applied Materials & Interfaces منتشر شد.

علتِ این تحقیق

دکتر ایکونو در موردِ دلیلِ این تحقیق می‌گه: “برای پردازشِ اطلاعاتِ نوریِ سریالی با مقیاس‌های زمانیِ مختلف، لازمه که دستگاه‌هایی درست کنیم که با اون مقیاس‌های زمانی هماهنگ باشن. ما هم با الهام از اثرِ تصویرِ باقیمانده تو چشم – تونستیم به یه دستگاهِ سیناپسیِ نوریِ انسانی جدید دست پیدا کنیم که می‌تونه مثل یه چارچوبِ محاسباتی برای حسگرهای نوریِ AI تو لبه‌ها با صرفه‌جوییِ تو مصرفِ انرژی عمل کنه.”

دستگاهِ مبتنی بر سلول‌های خورشیدی و کاربردهاش

دستگاهی که بر پایه‌ی سلول‌های خورشیدی ساخته شده، از رنگدانه‌هایی که از اسکوارلیوم گرفته شده استفاده می‌کنه و شاملِ ورودیِ نوری، محاسباتِ هوش مصنوعی، خروجیِ آنالوگ و عملکردهای تامینِ انرژی تو خودِ ماده‌ست. این دستگاه، با توجه به شدتِ نور، خاصیتِ پلاستیسیته‌ی سیناپسی رو نشون می‌ده و ویژگی‌های سیناپسی، مثل تسهیل و افسردگیِ پالس‌های جفتی رو نمایش می‌ده.

محققان نشون دادن که تنظیمِ شدتِ نور، منجر به عملکردِ محاسباتیِ خوب تو پردازشِ اطلاعاتِ سریالی می‌شه، بدون توجه به پهنای پالسِ نوری. بعلاوه، وقتی این دستگاه به عنوان لایه مخزنِ PRC استفاده شد، تونست حرکاتِ انسانی مثل خم شدن، پریدن، دویدن و راه رفتن رو با دقتِ بالای 90 درصد طبقه‌بندی کنه. همچنین، مصرفِ انرژیِش فقط 1 درصد از مصرفِ سیستم‌های معمولی بود که به طور قابل توجهی باعثِ کاهشِ انتشارِ کربن می‌شه.

دکتر ایکونو تأکید می‌کنه: “ما برای اولین بار تو دنیا نشون دادیم که دستگاهی که ساختیم می‌تونه با مصرفِ انرژیِ خیلی کم کار کنه و در عینِ حال، حرکاتِ انسانی رو با دقتِ زیاد شناسایی کنه.” به خصوص، این دستگاه یه راهِ جدید برای ساختنِ حسگرهای هوش مصنوعیِ لبه‌ای برای مقیاس‌های زمانیِ مختلف فراهم می‌کنه، با کاربردهایی تو دوربین‌های مداربسته، دوربین‌های خودرو و نظارت بر سلامت.

به گفته‌ی دکتر ایکونو، “این اختراع می‌تونه به عنوان یه حسگرِ نوریِ هوش مصنوعیِ لبه‌ای خیلی پرکاربرد باشه، یعنی می‌شه به هر چیزی یا هر کسی وصلش کرد و رو هزینه‌های مربوط به مصرفِ انرژی تاثیر بذاره، مثل دوربین‌هایی که رو ماشین نصب می‌شن و کامپیوترهایی که تو ماشین‌ها نصب می‌شن.” اون اضافه می‌کنه: “این دستگاه می‌تونه به عنوان حسگری عمل کنه که می‌تونه حرکاتِ انسانی رو با مصرفِ انرژیِ کم شناسایی کنه و در نتیجه، می‌تونه مصرفِ انرژیِ وسایلِ نقلیه رو بهتر کنه. همچنین انتظار می‌ره که به عنوان یه حسگرِ نوری با مصرفِ انرژیِ کم تو ساعت‌های هوشمندِ خودکفا و دستگاه‌های پزشکی استفاده بشه که باعث می‌شه هزینه‌هاشون به شکلِ قابلِ توجهی کاهش پیدا کنه و با هزینه‌های دستگاه‌های پزشکیِ فعلی قابل مقایسه یا حتی کمتر بشه.”

تو پایان، این دستگاهِ نوآورانه که بر پایه‌ی سلول‌های خورشیدی ساخته شده، پتانسیلِ سرعت بخشیدن به توسعه‌ی حسگرهای هوش مصنوعیِ لبه‌ای با راندمانِ انرژیِ بالا و کاربردهای متنوع رو داره.