زمان مطالعه: ۳ دقیقه از 5

محققان بلژیکی با الهام از مغز انسان، نسل جدیدی از حسگرها را ساخته اند

حسگر های هوشمند چیست؟

What are smart sensors?

یک حسگر هوشمند ، حداقل از یک حسگر (حرارت، صوت، لوکیشن و غیره)، یک ریزپردازنده و نوعی فناوری ارتباطی ساخته شده است. منابع رایانشی جز اصلی جسگر هوشمند است و بدون آن سنسور هوشمند معنایی ندارد.محققان بلژیکی با الهام از مغز انسان، نسل جدیدی از حسگرها را تولید کرده اند.محققان بلژیکی راه هایی برای تقلید از مغز انسان برای بهبود حسگرها و نحوه ارسال داده ها به رایانه های مرکزی یافته اند.مغز انسان بسیار کارآمدتر از قدرتمندترین کامپیوترهای جهان است.حسگر های هوشمند تحویلی عظیم در هوش مصنوعی و رباتیک هستند و می توانند در بسیاری از فیلد ها به هوش مصنوعی و تکونولوژی هوشمند کمک کنند.

مغز انسان با حجم متوسط حدود 1260 سانتی متر مکعب، حدود 12 وات (وات) انرژی مصرف می کند. با استفاده از این شگفتی بیولوژیکی، افراد عادی تعداد بسیار زیادی از چهره ها را در مدت زمان بسیار کمی یاد می گیرند. سپس می تواند بدون در نظر گرفتن حالت، فوراً یکی از آن چهره ها را تشخیص دهد.

مردم همچنین می توانند به یک تصویر نگاه کنند و اشیاء را از تعداد به ظاهر بی نهایت دسته بندی تشخیص دهند.آن را با قدرتمندترین ابررایانه جهان، Frontier مقایسه کنید که در آزمایشگاه ملی Oak Ridge کار می‌کند و 372 متر مربع مساحت دارد و در اوج انرژی 40 میلیون وات انرژی مصرف می‌کند. Frontier حجم عظیمی از داده‌ها را پردازش می‌کند تا مدل‌های ه وش مصنوعی (AI) را برای تشخیص تعداد زیادی از چهره‌های انسان، تا زمانی که چهره‌ها حالت‌های غیرعادی نشان ندهند، پردازش کند.

مغز بسیار پیچیده تر از آن چیزی است که ما می دانیم. اما ما قبلاً برخی از جنبه‌هایی را پیدا کرده‌ایم که می‌توانیم با فناوری امروز تقلید کنیم و در حال حاضر بازدهی بسیار بزرگی دریافت می‌کنیم.»

تکونولوژی حسگر های هوشمند و مغز انسان

Smart sensor technology and human brain

اما فرآیند آموزش انرژی زیادی مصرف می کند و در حالی که مدل های به دست آمده بر روی کامپیوترهای کوچکتر اجرا می شوند، هنوز انرژی زیادی مصرف می کنند. علاوه بر این، مدل های تولید شده توسط Frontier فقط می توانند اشیاء را از چند صد دسته شناسایی کنند به عنوان مثال، شخص، سگ، ماشین و غیره.

دانشمندان چیزهایی در مورد نحوه عملکرد مغز می دانند. برای مثال، آنها می‌دانند که نورون‌ها با استفاده از سنبله‌ها (آستانه‌های پتانسیل انباشته) با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. دانشمندان از کاوشگرهای مغزی برای بررسی عمیق قشر انسان و ثبت فعالیت های عصبی استفاده کرده اند. این اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهند که یک نورون معمولی فقط چند بار در ثانیه می‌جهد، که فعال‌سازی بسیار پراکنده است. در سطح بسیار بالا، این و سایر اصول اساسی روشن است. اما نحوه محاسبه نورون‌ها، نحوه مشارکت آن‌ها در یادگیری، و نحوه برقراری ارتباط و بازسازی خاطرات هنوز یک راز است.

حسگر های هوشمند برای چه استفاده می شوند

What are smart sensors used for?

با این وجود، بسیاری از اصولی که امروزه محققان روی آن کار می‌کنند احتمالاً بخشی از نسل جدیدی از تراشه‌ها هستند که 10 سال آینده جایگزین واحدهای پردازش رایانه (CPU) و واحدهای پردازش گرافیکی (GPU) می‌شوند. طرح‌های رایانه‌ای نیز احتمالاً تغییر می‌کنند و از آنچه معماری فون نویمان نامیده می‌شود دور می‌شوند، جایی که پردازش و داده‌ها در مکان‌های مختلف هستند و یک اتوبوس برای انتقال اطلاعات به اشتراک می‌گذارند.

برای مثال، معماری‌های جدید، پردازش و ذخیره‌سازی را مانند مغز با هم ترکیب می‌کنند. محققان این مفهوم و دیگر ویژگی‌های مغز انسان را به کار گرفته‌اند تا رایانه‌ها را سریع‌تر و کارآمدتر کنند. این رشته تحصیلی به عنوان محاسبات نورومورفیک شناخته می شود، و بسیاری از کارها در مرکز میکروالکترونیک بین دانشگاهی (Imec) در بلژیک انجام می شود.

به عنوان مثال، طراحان GPU در حال حاضر برخی از آنچه از مغز انسان آموخته شده است را پیاده سازی می کنند. و طراحان کامپیوتر در حال حاضر با استفاده از حافظه های چند لایه، تنگناها را کاهش می دهند. موازی سازی عظیم یکی دیگر از اصول الهام گرفته از زیستی است که در رایانه ها استفاده می شود .

محققان در Imec به دنبال راه‌هایی برای «تفرق» داده‌ها و بهره‌برداری از این پراکندگی برای تسریع پردازش در حسگرها و کاهش مصرف انرژی در همان زمان هستند.

Ocket می گوید: «ما بر حسگرهایی تمرکز می کنیم که ماهیت زمانی دارند. این شامل صدا، رادار و لیدار است. همچنین شامل دید مبتنی بر رویداد است، که نوع جدیدی از حسگر بینایی است که مبتنی بر فریم نیست، بلکه بر اساس اصل شبکیه چشم شما کار می‌کند. هر پیکسل اگر تغییر قابل توجهی در میزان نور دریافتی خود احساس کند، به طور مستقل سیگنالی ارسال می کند.