Uma comparação entre uma retina biológica (Top) e um dispositivo neuromórfico fotossensível artificial. Crédito:Tae-Woo Lee
Pesquisadores da Universidade Nacional de Seul e da Universidade Inha, na Coréia do Sul, desenvolveram nervos artificiais fotossensíveis que emulavam as funções de uma retina usando nitreto de carbono bidimensional (C 3 N 4 ) materiais de nanoponto. Avançar, através dos nervos artificiais fotossensíveis que detectaram seletivamente a luz ultravioleta (UV) e processaram a informação, uma plataforma de janela inteligente foi demonstrada para a modulação in-situ da exposição aos raios ultravioleta, dependendo do grau de exposição ultravioleta e do risco.
A eletrônica neuromórfica que emula os sistemas nervosos biológicos são candidatos promissores para superar os desafios da arquitetura de computação de von Neurmann, como a eficiência energética, integração de alta densidade, e taxa de processamento de dados no campo da anteligência artificial (IA) e internet das coisas (IoT). Particularmente, eletrônicos neuromórficos fotossensíveis são considerados tecnologia central para a aplicação de sensores inteligentes de próxima geração, porque eles podem replicar com eficiência as funções das sinapses biológicas (interconexão entre dois neurônios, papéis-chave na aprendizagem e memorização) e detectar vários tipos de informações de luz externa. Contudo, as investigações anteriores se concentraram apenas na integração das funções de detecção de luz e sináptica em um único dispositivo, portanto, os aplicativos reais não foram explorados.
O trabalho relatado em 27 de janeiro em Materiais avançados descreve dispositivos neuromórficos fotossensíveis inspirados na retina usando nitreto de carbono bidimensional ultravioleta (UV) (C 3 N 4 ) camadas de nanoponto para detectar e processar seletivamente as informações de exposição aos raios ultravioleta. A luz ultravioleta (comprimento de onda de 10 a 400 nm) é prejudicial à saúde humana, mas a retina humana não consegue detectar UV. Assim, emulando a retina, componentes eletrônicos neuromórficos fotossensíveis que podem detectar e processar seletivamente os estímulos UV expandem o sentido visual humano além da luz visível e são aplicáveis a dispositivos de saúde.
O grupo de pesquisa sintetizou C 3 N 4 nanopontos absorvendo predominantemente a luz ultravioleta, e isso foi introduzido como uma camada de porta flutuante responsiva a UV na geometria do transistor. Os dispositivos apresentados consumiram apenas 18,06 fJ / evento sináptico, que é comparável ao consumo de energia das sinapses biológicas. Além disso, a equipe de pesquisa da Universidade Nacional de Seul demonstrou a modulação in-situ da exposição à luz ultravioleta integrando os dispositivos com moduladores de transmitância ultravioleta. Esses sistemas inteligentes seriam desenvolvidos para combinar detecção e cálculo de dose para determinar como e quando diminuir a transmissão de UV para cuidados de saúde preventivos.
Professor Tae-Woo Lee, um professor da Universidade Nacional de Seul disse:"Esta plataforma de sistema inteligente será amplamente aplicável à pele eletrônica avançada que é capaz de se adaptar automaticamente às mudanças no ambiente de dose de luz, janelas inteligentes que podem controlar seletivamente a transmitância de fortes luzes UV, óculos inteligentes que detectam e bloqueiam os raios ultravioleta prejudiciais, sensores inteligentes, retinas artificiais para robôs humanóides moles, e próteses neurais compatíveis com nervos ópticos biológicos ", disse Lee, "O desenvolvimento de robôs semelhantes aos humanos, próteses neurais que replicam e expandem o sentido humano, e dispositivos preventivos de saúde podem se beneficiar de nosso trabalho. "
