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Es un hecho conocido que los animales requieren la integración de señales recogidas de múltiples órganos sensoriales para mejorar la experiencia perceptual general y así facilitar una mejor toma de decisiones en la mayoría de los aspectos de la vida. Sin embargo, a pesar de la importancia de la integración multisensorial en los animales, el campo de la inteligencia artificial (IA) y la computación neuromórfica se ha centrado principalmente en el procesamiento de información unisensorial. Esta falta de énfasis en la integración multisensorial puede atribuirse a la ausencia de una plataforma de hardware miniaturizada capaz de co-localizar múltiples modalidades de detección y permitir el procesamiento
En su reciente estudio, los investigadores de la Universidad Estatal de Penn abordaron esta limitación utilizando las propiedades de quimio-detección del grafeno y la capacidad de detección fotográfica del disulfuro de molibdeno monocapa (MoS2) para crear una plataforma multisensorial para la integración visuoquímica.
Además, la capacidad de cómputo en memoria de los memtransistores MoS2 se aprovecha para desarrollar circuitos neuronales que facilitan la toma de decisiones multisensoriales.
La plataforma de integración visuoquímica está inspirada en el intrincado cortejo de mariposas Heliconius, donde las especies femeninas se basan en la integración de señales visuales (como el color de las alas) y señales químicas (como feromonas) generadas por las mariposas macho para la selección. La mariposa maneja esto con un cerebro diminuto que usa energía mínima. Esto contrasta directamente con la informática moderna, que consume una cantidad significativa de energía.
Para imitar este comportamiento electrónicamente, los investigadores desarrollaron una plataforma de hardware hecha de sulfuro de molibdeno (MoS2) y grafeno. La parte MoS2 de la plataforma de hardware es un transmisor de memorias, un dispositivo electrónico que puede realizar procesos de memoria e información. Los investigadores eligieron MoS2 por sus capacidades de detección de luz, que imitan las capacidades visuales de la mariposa. La porción de grafeno del dispositivo es un quimiotransistor que puede detectar moléculas químicas e imitar la detección de feromonas del cerebro de la mariposa.
Researchers design a butterfly-inspired multisensory neuromorphic platform for integration of visual and chemical cues | Graphene-Info
It is a known fact that animals require the integration of cues collected from multiple sensory organs to enhance the overall perceptual experience and thereby facilitate better decision-making in most aspects of life. However, despite the importance of multisensory integration in animals, the field of artificial intelligence (AI) and neuromorphic computing has primarily focused on processing unisensory information. This lack of emphasis on multisensory integration can be attributed to the absence of a miniaturized hardware platform capable of co-locating multiple sensing modalities and enabling in-sensor and near-sensor processing. a) A simplified abstraction of visual and chemical stimuli from male butterflies and visuo-chemical integration pathway in female butterflies. b) Butterfly-inspired neuromorphic hardware comprising of monolayer MoS2 memtransistor-based visual afferent neuron, graphene-based chemoreceptor neuron, and MoS2 memtransistor-based neuro-mimetic mating circuits. Image credit: Advanced MaterialsIn their recent study, researchers at Penn State University addressed this limitation by utilizing the chemo-sensing properties of graphene and the photo-sensing capability of monolayer molybdenum disulfide (MoS2) to create a multisensory platform for visuochemical integration. Additionally, the in-memory-compute capability of MoS2 memtransistors is leveraged to develop neural circuits that facilitate multisensory decision-making. The visuochemical integration platform is inspired by intricate courtship of Heliconius butterflies, where female species rely on the integration of visual cues (such as wing color) and chemical cues (such as pheromones) generated by the male butterflies for mate selection. The butterfly manages this with a tiny brain that uses minimal energy. This is in direct contrast to modern computing, which consumes a significant amount of energy.
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