Uma equipe de pesquisadores da Universidade Estadual da Pensilvânia desenvolveu o primeiro neurônio artificial que pode integrar sinais visuais e táteis, inspirado na forma como os neurônios biológicos processam informações sensoriais.
O neurônio artificial pode ter aplicações em robótica, drones e veículos autônomos, entre outras áreas.
Os neurônios são as células nervosas que transmitem e recebem informações no cérebro e no corpo. Eles podem se comunicar com outros neurônios por meio de impulsos elétricos chamados potenciais de ação ou picos. Alguns neurônios podem receber informações de diferentes tipos de sensores, como olhos, ouvidos e pele, e integrá-las para formar uma percepção mais completa do ambiente. Por exemplo, um neurônio pode combinar sinais visuais e táteis para ajudar a localizar um objeto no espaço.
A integração sensorial é uma vantagem evolutiva, pois permite uma melhor compreensão do ambiente, especialmente quando os sinais individuais são fracos ou ambíguos. A integração sensorial também pode aumentar a eficiência e a velocidade da tomada de decisão em situações complexas ou dinâmicas.
Os pesquisadores da Penn State tentaram imitar essa capacidade nos neurônios artificiais, usando materiais e dispositivos eletrônicos. Eles criaram o neurônio artificial conectando um sensor tátil a um fototransistor baseado em uma monocamada de dissulfeto de molibdênio, um composto que tem propriedades elétricas e ópticas úteis para detectar luz e suportar transistores. O sensor tátil é um dispositivo piezoelétrico que converte pressão mecânica em eletricidade. O fototransistor é um dispositivo que muda sua resistência elétrica de acordo com a intensidade da luz incidente.
O sensor tátil gera picos elétricos que simulam o processamento de informações pelos neurônios. O fototransistor pode lembrar o estímulo visual por um curto período de tempo, como uma pessoa pode se lembrar do layout de um quarto após um breve flash de luz. Essa memória visual pode ajudar a aumentar a sensibilidade ao estímulo tátil para navegação. Por exemplo, se um robô receber uma dica visual sobre a localização de uma porta, ele pode usar essa informação para ajustar seu movimento quando sentir o contato com a maçaneta.
O neurônio artificial mostrou uma soma super aditiva de sinais visuais e táteis fracos, o que é consistente com o seu equivalente biológico. Isso significa que o neurônio artificial responde mais fortemente quando ambos os sinais estão presentes do que quando apenas um deles está presente. Essa propriedade pode ajudar a melhorar o desempenho dos sistemas artificiais em condições de baixa luminosidade ou ruído.
Os pesquisadores publicaram seus resultados na revista Nature Communications. Eles esperam que seu trabalho possa inspirar novos designs de circuitos neurais artificiais que possam integrar múltiplos tipos de sensores e realizar funções cognitivas avançadas.
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