Digital skills, Саморазвитие

Первая в мире нейронная сеть искусственного интеллекта, созданная из 2D-материалов, «видит» почерк.

Время прочтения: 3 мин.

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 работу аудитора…☺ А вы как думаете?

Советуем почитать