Neurnio artificial multissensorial tornar IA mais inteligente

Eletrnica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 02/10/2023

Neurnio artificial com mltiplos sentidos

A sensao do pelo de um gato pode revelar algumas informaes, mas ver o felino fornece detalhes crticos: um gato domstico ou um leo? Embora o som do crepitar do fogo possa ser ambguo, seu cheiro confirma a madeira queimada. Nossos sentidos se sinergizam para proporcionar uma compreenso abrangente, especialmente quando os sinais individuais so sutis: A soma coletiva das “entradas” pode ser maior que as suas contribuies individuais.

Os robs tendem a seguir uma adio mais simples, mas Muhtasim Sadaf e colegas da Universidade Estadual da Pensilvnia, nos EUA, conseguiram agora tirar proveito do conceito biolgico para aplicao em uma nova classe de hardware talhado para a inteligncia artificial (IA) que tambm obtm essa sinergia de mltiplas entradas.

Sadaf desenvolveu o primeiro neurnio artificial multissensorial integrado, um sistema que capta simultaneamente sinais tcteis e visuais, de modo que a sada de um sensor modifica os sinais do outro, com a ajuda da memria visual.

Isto promete elevar a um novo patamar a capacidade dos robs de tomarem decises. Por exemplo, um carro pode ter um sensor que procura obstculos, enquanto outro detecta a escurido para modular a intensidade dos faris. Individualmente, esses sensores transmitem informaes a uma unidade central que instrui o carro a frear ou ajustar os faris. Permitir que os sensores se comuniquem diretamente entre si pode ser mais eficiente em termos de energia e de velocidade, especialmente quando as entradas de ambos so fracas.

Com o chip multissensorial, mesmo um flash de luz de curta durao pode aumentar significativamente a chance de uma deciso correta de movimento em uma estrada noite ou dentro de uma sala totalmente escura.

“Isto porque a memria visual pode posteriormente influenciar e auxiliar as respostas tteis para a navegao,” disse Sadaf. “Isso no seria possvel se nosso crtex visual e ttil respondesse apenas s suas respectivas pistas unimodais. Temos um efeito de memria fotogrfica, onde a luz brilha e podemos lembrar. Incorporamos essa capacidade em um dispositivo por meio de um transstor que fornece a mesma resposta.”

Neurnio artificial multissensorial

O neurnio artificial multissensorial foi fabricado conectando um sensor ttil a um fototransstor 2D de molibdenita (dissulfeto de molibdnio), um semicondutor com caractersticas eltricas e pticas nicas, teis para detectar luz e servir de base para transistores. O sensor gera picos eltricos de uma maneira que lembra os neurnios que processam informaes, permitindo integrar sinais visuais e tteis.

O componente resultante um fotomemoristor, ou fotomemotransstor, um transstor que pode lembrar entradas visuais, mais ou menos do mesmo jeito que uma pessoa consegue lembrar o leiaute geral de uma sala depois que um flash rpido de luz a ilumina – um parente bem mais avanado do memoristor, o principal componente da computao neuromrfica.

o equivalente a ver a luz indicadora de “Ligado” acesa no forno e sentir o calor saindo do equipamento – ver a luz acesa no significa necessariamente que o forno ainda esteja quente, mas uma mo s precisa sentir uma frao de segundo de calor antes de o corpo reagir e afastar a mo do perigo: A entrada de luz e calor desencadeia sinais que induzem a resposta da mo.

No caso do neurnio visuottil, os pesquisadores mediram a “concluso” do neurnio artificial observando as sadas de sinalizao resultantes de sinais de entrada visuais e tteis. Para simular a entrada de toque, o sensor ttil utiliza o efeito triboeltrico, no qual duas camadas deslizam uma contra a outra para produzir eletricidade, o que significa que os estmulos de toque foram codificados em impulsos eltricos.

De modo muito interessante para usos prticos, a resposta sensorial do neurnio aumenta quando os sinais visuais e tteis so fracos. “Curiosamente, este efeito ressoa notavelmente bem com a sua contraparte biolgica – uma memria visual aumenta naturalmente a sensibilidade ao estmulo tctil,” lembra Najam Sakib, membro da equipe. “Quando as dicas so fracas, preciso combin-las para entender melhor as informaes, e foi isso que vimos nos resultados.”

Integrar mais sentidos

Um sistema de neurnios multissensoriais artificiais promete aumentar a eficincia da tecnologia de sensores, alm de abrir caminho para usos de IA menos intensivos em energia. Como resultado, robs, drones e veculos autnomos poderiam navegar no seu ambiente de forma mais eficaz, sem gastar tanto as baterias.

“A soma superaditiva de sinais visuais e tteis fracos a principal realizao da nossa pesquisa,” disse Andrew Pannone, membro da equipe. “Para este trabalho, analisamos apenas dois sentidos. Estamos trabalhando para identificar o cenrio adequado para incorporar mais sentidos e ver quais benefcios eles podem oferecer.”

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