東京理科大學(xué)的科學(xué)家制作出一種自供電、基于染料敏化太陽(yáng)能電池的設(shè)備，可以模仿人類的突觸行為進(jìn)行邊緣 AI 處理。

《ACS 應(yīng)用材料與界面》雜志發(fā)表的研究論文《自供電染料敏化太陽(yáng)能電池突觸裝置用于物理儲(chǔ)層計(jì)算中的多尺度時(shí)間序列數(shù)據(jù)處理》解釋說(shuō)，使用突觸裝置的物理儲(chǔ)層計(jì)算 (RPC) 是一種很有前途的邊緣 AI 設(shè)備，可用于預(yù)測(cè)心臟病發(fā)作、自然災(zāi)害和管道故障等緊急事件。

該研究詳細(xì)介紹了科學(xué)家如何通過(guò)改變光強(qiáng)度來(lái)制造具有可控時(shí)間常數(shù)的染料敏化太陽(yáng)能電池突觸裝置。“為了處理具有各種時(shí)間尺度的時(shí)間序列輸入光學(xué)數(shù)據(jù)，必須根據(jù)所需的時(shí)間尺度制造設(shè)備，”研究負(fù)責(zé)人之一 Takashi Ikuno 說(shuō)道。“受眼睛的后像現(xiàn)象的啟發(fā)，我們想出了一種新型光電人體突觸裝置，可作為節(jié)能邊緣 AI 光學(xué)傳感器的計(jì)算框架。”

該設(shè)備利用方酸衍生物染料，在材料層面整合了光輸入、AI計(jì)算、模擬輸出和電源功能。它表現(xiàn)出對(duì)光強(qiáng)度的突觸特征，例如成對(duì)脈沖促進(jìn)和成對(duì)脈沖抑制

當(dāng)該設(shè)備被用作 PRC 的儲(chǔ)存層時(shí)，它對(duì)人體動(dòng)作(例如彎曲、跳躍、跑步和行走)的分類準(zhǔn)確率超過(guò) 90%。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，即使輸入脈沖寬度發(fā)生變化，時(shí)間處理任務(wù)的性能也是通過(guò)改變光強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

太陽(yáng)能電池意味著其功耗僅為傳統(tǒng)系統(tǒng)所需功耗的 1%。Ikuno 表示：“我們首次在世界上證明了所開發(fā)的設(shè)備可以以極低的功耗運(yùn)行，同時(shí)還能以高準(zhǔn)確率識(shí)別人體動(dòng)作。”他指出，這項(xiàng)創(chuàng)新可能會(huì)徹底改變健康監(jiān)測(cè)、監(jiān)控和汽車技術(shù)中的低功耗人工智能應(yīng)用。

“這項(xiàng)發(fā)明可以用作一種非常流行的邊緣 AI 光學(xué)傳感器，可以附著在任何物體或人身上，并且可以影響與功耗相關(guān)的成本，例如車載攝像頭和車載電腦，”Ikuno 解釋道。“該設(shè)備可以用作一種傳感器，以低功耗識(shí)別人體運(yùn)動(dòng)，因此有可能為改善車輛功耗做出貢獻(xiàn)。”

該系統(tǒng)還可用作獨(dú)立智能手表和醫(yī)療設(shè)備中的低功耗光學(xué)傳感器，大大降低其成本，使其成本與現(xiàn)有醫(yī)療設(shè)備相當(dāng)甚至更低。