UCF、脳細胞を模擬するデバイスを開発

March, 5, 2020, Orland--セントラルフロリダ大学(UCF)の研究チームは､人の心と機械の心を分離するギャップを埋める取組をしている｡

Science Advancesのカバー記事では､UCFの研究チームは､2つの有望なナノマテリアルを新しいスーパーストラクチャに統合することで､人の視覚に使う脳細胞の神経経路を模擬するナノスケールのデバイスを作製することができる､と発表した｡
　
｢これは､情報を同時に処理し記憶できるコンピュータプロセッサ､神経形態学的コンピュータの開発へ向けた小さな前進である｡これにより処理時間と､処理に必要なエネルギーを減らすことができる｡将来のある時点で､この発明は､人間のように考えられるロボットの実現に役立つ可能性がある｣とUCFのナノサイエンス技術センタ､材料科学･工学部､准教授､Jayan Thomasはコメントしている｡

准教授､Tania Royによると､この技術の潜在的用途は､ドローンアシストレスキューである｡

｢遠隔の山地にドローンが誘導なしで飛行し､動けなくなった登山者を見つける｡これは､今日では難しい｡ドローンは遠隔のサーバに接続して､そのカメラアイでスキャンしたものを特定する必要があるからだ｡われわれのデバイスは､このドローンを真に自動化する｡それは､正に人と同じように見ることができるからだ｣と同氏は説明している｡

｢初期の研究では､画像を撮って､それをサーバに送り､認識してもらうようなカメラを作製したが、われわれのグループは､目と脳の機能をともに真似る単一の機器を作製した｡われわれのデバイスは､画像を見て､その場でそれを認識できる｣｡

イノベーションの秘訣は､ナノスケール､感光性ペロブスカイト量子ドットを2D､原子厚のナノマテリアルグラフェンに成長させたことである｡この組合せにより､光活性粒子が光を捕らえ､それを電荷に変換し､電荷を直接グラフェンに送る。すべてがワンステップである。このプロセス全体は、極薄の膜上で起きる。

「スーパーストラクチャの性質により、それは光アシストメモリ効果を示す。人の視覚に関係した脳細胞と同じである。われわれが開発したオプトエレクトロニックシナプスは、脳からヒントを得た、神経形態学的コンピュータに関連している。この種のスーパーストラクチャは、超薄型オプトエレクトロニックデバイスの開発で、必ず新しい方向に進む」とPradhanは話している。

また、防衛アプリケーションにも可能性がある。

「そのような機能は、戦場で兵士の視覚補助に使用できる。さらに、われわれのデバイスは、非常に低消費電力で、画像を感知、検出、再構成できるので、戦場アプリケーションへの長期導入が可能である」。

神経形態学的コンピューティングは、研究者の長年の目標である。コンピュータが人の脳と同じように、情報を同時に処理し、蓄積して視覚を実現する。現在、コンピュータは分離した場所で情報を蓄積、処理しているが、これは究極的にはそのパフォーマンスの制約となる。

そのデバイスの神経形態学的コンピューティングで､物を見る能力をテストするために研究チームは、それを使って顔認証実験を行った。

　そのデバイスが、4名の異なる人々の人物像の認識に成功したことを研究チームは確認した。
(詳細は､http://www.cecs.ucf.edu/)