Τσιπ βλέπουν στο απόλυτο σκοτάδι

Ερευνητές του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ) παρουσίασαν ένα νέο είδος ηλεκτρονικών υλικών, τα οποία ανήκουν στα επονομαζόμενα ηλεκτρονικά «δέρματα» (ευλύγιστα υλικά που μιμούνται το δέρμα) και ανιχνεύουν την υπέρυθρη ακτινοβολία και τη θερμοκρασία στο απόλυτο σκοτάδι.

Χάρη στην ιδιότητά τους αυτή, τα νέα ηλεκτρονικά αναμένεται να βελτιώσουν τόσο τη λειτουργία των συστημάτων αυτόνομης οδήγησης μειώνοντας τον κίνδυνο ατυχημάτων όσο και άλλες εφαρμογές οι οποίες στηρίζονται στη νυχτερινή «όραση», όπως η παρατήρηση του Διαστήματος. Τα δεδομένα της έρευνας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό «Nature».

Ενισχύουν τη νυχτερινή όραση

Οι τεχνολογίες νυχτερινής όρασης (όπως γυαλιά, κάμερες ή τηλεσκόπια) λειτουργούν ενισχύοντας το διαθέσιμο φως, συμπεριλαμβανομένου του υπέρυθρου φωτός, το οποίο είναι αόρατο στο ανθρώπινο μάτι. Οι κοινές συσκευές χρησιμοποιούν εξειδικευμένους αισθητήρες, οι οποίοι ανιχνεύουν και ενισχύουν τα ασθενή σήματα φωτός που υπάρχουν στον χώρο και δημιουργούν μια βελτιωμένη εικόνα που επιτρέπει στους χρήστες να βλέπουν στο σκοτάδι.

Ωστόσο, μεταβολές στη θερμοκρασία του περιβάλλοντος επηρεάζουν το υπέρυθρο φως, με αποτέλεσμα η εικόνα που φθάνει στον χρήστη να μην είναι απόλυτα ακριβής. Εως σήμερα ο τρόπος για να αποσβένονται οι πιθανές παρεμβολές που προκαλούνται λόγω της θερμοκρασίας είναι η χρήση ογκωδών συστημάτων ψύξης. Οπως είναι λογικό, διατάξεις μεγάλου όγκου περιορίζουν την ευρεία χρήση τους.

Στο παραπάνω πλαίσιο, και με άμεσο στόχο την εφαρμογή τεχνολογιών νυχτερινής όρασης σε κινητά συστήματα (όπως αυτόνομα επιβατικά οχήματα), ερευνητές του ΜΙΤ παρουσίασαν ένα καινοτόμο υλικό, το οποίο όχι μόνο δεν επηρεάζεται από τη θερμοκρασία αλλά τη «χρησιμοποιεί» και ως ένα επιπλέον εργαλείο ανίχνευσης.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει ακόμη το ότι ο λειτουργικός σχεδιασμός του νέου υλικού μιμείται το ανθρώπινο δέρμα! Συγκεκριμένα, το καινοτόμο υλικό ανήκει στην οικογένεια των επονομαζόμενων ηλεκτρονικών «δερμάτων», τα οποία αποτελούν μια μοναδική οικογένεια «έξυπνων» ηλεκτρονικών.

Οφείλουν την ονομασία τους ως «δέρματα» στα δομικά χαρακτηριστικά τους, τα οποία τους προσδίδουν ευλυγισία, λεπτότητα και ανθεκτικότητα. Ταυτόχρονα, όπως και το δέρμα, ανιχνεύουν πληθώρα φυσιολογικών και περιβαλλοντικών σημάτων, αλληλεπιδρούν με το φως, αισθάνονται τη θερμότητα και εκπέμπουν ειδικά σήματα. Πόσο εύκολο είναι όμως να κατασκευαστούν υλικά τέτοιου τύπου;

Μια νέα μέθοδος παρασκευής

Στην πράξη, η κατασκευή των ηλεκτρονικών «δερμάτων» δεν είναι καθόλου απλή, κυρίως λόγω της πολυπαραγοντικότητας των συστημάτων αυτού του τύπου. Πρόσφατα, ερευνητές του ΜΙΤ ανέπτυξαν μια καινοτόμο χημική μέθοδο (την οποία χαρακτήρισαν ως «χημική απολέπιση») για την κατασκευή ανθεκτικών και πλήρως λειτουργικών ηλεκτρονικών «δερμάτων».

Η μέθοδος χρησιμοποιεί ένα «καλούπι» μέσα στο οποίο αναπτύσσεται το νέο υλικό, καθώς και φύλλα γραφενίου, το οποία δρουν προστατευτικά (ως αντικολλητικά) και επιτρέπουν τον εύκολο διαχωρισμό του τελικού υλικού από το καλούπι του.

Μέσω της πρωτοποριακής μεθόδου τους, επιτεύχθηκε η – εξαιρετικά δύσκολη έως σήμερα – κατασκευή μιας «πυροηλεκτρικής» μεμβράνης, η οποία ανιχνεύει την υπέρυθρη ακτινοβολία αλλά και μικρές αλλαγές στη θερμότητα και αποκρίνεται παράγοντας ηλεκτρικά σήματα.

Το νέο υλικό θα μπορούσε να οδηγήσει σε ελαφρύτερες, φορητές και εξαιρετικά ακριβείς συσκευές νυχτερινής όρασης, με πιθανή εφαρμογή στην αυτόνομη οδήγηση σε συνθήκες κακής ορατότητας (απόλυτο σκοτάδι, ομίχλη ή έντονη βροχή).

Επιπλέον, η ανίχνευση θερμότητας αναμένεται να χρησιμεύσει στην περιβαλλοντική και βιολογική ανίχνευση καθώς και στην απεικόνιση αστρονομικών φαινομένων, τα οποία εκπέμπουν υπέρυθρη ακτινοβολία.

Συνολικά, η καινοτόμος μέθοδος κατασκευής πληροί τις προϋποθέσεις ώστε να γενικευθεί και σε υλικά πέρα από τα πυροηλεκτρικά. Απώτερος στόχος των ερευνητών, μεταξύ πολλών άλλων, είναι να εφαρμόσουν τη μέθοδο αυτή για την κατασκευή υπέρλεπτων ημιαγώγιμων υλικών υψηλής απόδοσης (για εφαρμογές Υπολογιστικής) αλλά και φορητών αισθητήρων παντός τύπου.

Φωτονικά τσιπ για λιγότερο ηλεκτρικό ρεύμα

Τη στιγμή που σιγά-σιγά εξαντλείται η δυνατότητα της κάλυψης των ενεργειακών αναγκών της Τεχνητής Νοημοσύνης (ΤΝ), η επιστημονική κοινότητα αναζητεί λύσεις οι οποίες θα μειώσουν ουσιαστικά το περιβαλλοντικό της κόστος. Μεταξύ άλλων, οι έρευνες στρέφονται προς την αντικατάσταση των ενεργειακά κοστοβόρων «σκληρών μερών» (hardware) των υπολογιστών με άλλα τα οποία θα απαιτούν λιγότερο ηλεκτρικό ρεύμα.

Στο πλαίσιο αυτό, ερευνητές του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια αξιοποίησαν τη Φωτονική (κλάδος της Φυσικής ο οποίος μελετά την ελεγχόμενη αξιοποίηση του φωτός σε εφαρμογές) για την ανάπτυξη νέων τσιπ φιλικών προς το περιβάλλον. Σε αντίθεση με τα συμβατικά, τα οποία χρησιμοποιούνται σε συστήματα ΤΝ και βασίζονται στην ηλεκτρική ενέργεια, το καινοτόμο φωτονικό τσιπ εκτελεί πολύπλοκους, μη γραμμικούς υπολογισμούς χρησιμοποιώντας δέσμες φωτός.

Στη σχετική δημοσίευσή τους στο περιοδικό «Nature Photonics» οι ερευνητές περιγράφουν πώς η ανακάλυψή τους θα επιταχύνει σημαντικά την εκπαίδευση της Τεχνητής Νοημοσύνης, θα μειώσει την κατανάλωση ενέργειας και ενδεχομένως να οδηγήσει σε μελλοντικά συστήματα υπολογιστών τα οποία θα λειτουργούν εξ ολοκλήρου με φωτισμό αντί για ηλεκτρικό ρεύμα.

Η ΑΙ δεν «αντιλαμβάνεται» την ανθρώπινη συμπεριφορά

Μελέτη του Πανεπιστημίου Τζονς Χόπκινς έδειξε πως η Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ) αδυνατεί να κατανοήσει αλλά και να προβλέψει μια ανθρώπινη συμπεριφορά κατά τη διάρκεια μιας κοινωνικής αλληλεπίδρασης. Από τη μελέτη προέκυψε ότι οι άνθρωποι ξεπερνούν σημαντικά τα τρέχοντα μοντέλα Τεχνητής Νοημοσύνης ως προς την ακριβή πρόβλεψη και ερμηνεία των ανθρώπινων προθέσεων.

Χαρακτηριστικά αναφέρεται πως αν και η ΤΝ μπορεί με μεγάλη ακρίβεια να κατανοήσει μια στατική εικόνα, δεν είναι σε θέση να αντιληφθεί πλήρως τι συμβαίνει κατά τη διάρκεια μιας δυναμικής συνθήκης του πραγματικού κόσμου. Οπως αναφέρει η επικεφαλής της έρευνας Λέιλα Ισίκ (Leyla Isik), «κάθε φορά που αναμένουμε η ΤΝ να αλληλεπιδράσει με τους ανθρώπους, θα πρέπει αυτή να είναι σε θέση να αναγνωρίζει τι ακριβώς κάνουν οι άνθρωποι».

Σε ένα σύστημα αυτόνομης οδήγησης, για παράδειγμα, θα πρέπει να μπορεί να αναγνωρίσει τις προθέσεις, τους στόχους και τις ενέργειες των οδηγών και πεζών. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, η ΤΝ θα δράσει διαφορετικά εάν αναμένει ο πεζός να κινηθεί και αλλιώς εάν αντιληφθεί πως δύο άτομα στέκονται απλά στην άκρη και συνομιλούν χωρίς να προτίθενται να διασχίσουν τον δρόμο.

Η παραπάνω έρευνα, η οποία φέρνει στο φως κάποια «τυφλά σημεία» της ΤΝ, τονίζει πως ίσως ο δρόμος για την πλήρη ενσωμάτωσή της στην κοινωνία να είναι ακόμη μακρύς.

Αντιγράφοντας τον μηχανισμό της μνήμης

Ερευνητές από την Κίνα παρουσίασαν μια νέα προσέγγιση για την ανάπτυξη ακόμη αποδοτικότερων συστημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης (ΤΝ).

Η έρευνα που διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο «Xi’an Jiaotong» συνέδεσε τον μηχανισμό της ανθρώπινης μνήμης με την ανάπτυξη εξυπνότερων και πιο προσαρμόσιμων μηχανών, ικανών να εξάγουν λογικά συμπεράσματα.

Βασική ερευνητική πρόκληση αποτέλεσε η ανάπτυξη ενός συστήματος για την αποφυγή της «λήθης». Με πιο απλά λόγια, αναπτύχθηκε ένας νέος σχεδιασμός (ο οποίος μιμείται τον μηχανισμό της ανθρώπινης μνήμης) ώστε η ΤΝ όχι μόνο να μαθαίνει συνεχώς νέα πράγματα αλλά και να μην «ξεχνά» όσα ήδη γνωρίζει, μια «αδυναμία» η οποία συναντάται στους λειτουργικούς σχεδιασμούς των τωρινών υπολογιστικών μοντέλων.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η μίμηση των μηχανισμών της μνήμης του ανθρώπινου εγκεφάλου θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη μηχανών, οι οποίες θα μπορούν να διαχειρίζονται πολυπλοκότερες καταστάσεις και να προσαρμόζονται σε μεταβαλλόμενα περιβάλλοντα.