Un equipo de investigación ha creado un chip inspirado en la visión nocturna de los búhos, permitiendo a las máquinas ver en casi total oscuridad y procesar información de forma eficiente.
Un equipo de investigación de la Universidad Jiaotong-Liverpool de Xi'an (XJTLU) ha desarrollado un innovador dispositivo neuromórfico que permite a las máquinas ver y procesar información en condiciones de casi total oscuridad. Este avance, inspirado en la visión nocturna natural de los búhos, fue recientemente publicado en la revista Nature Communications.
Superando las limitaciones de la visión nocturna
Las cámaras modernas y los sistemas de inteligencia artificial enfrentan serios desafíos en entornos con poca luz. Para abordar este problema, el profesor Chun Zhao, junto con el Dr. Mario Lanza de la Universidad Nacional de Singapur y el profesor Wei Deng de la Universidad Soochow, investigaron cómo los búhos cazan en la oscuridad. Su estudio reveló que la clave está en las células oculares especializadas del búho y su capacidad para adaptarse a condiciones de baja luminosidad.
Como resultado, el equipo desarrolló un nuevo transistor "inteligente" denominado ODAS (sinapsis adaptativa dual inspirada en búhos). A diferencia de los sensores convencionales que solo detectan luz, este chip combina funciones de detección y procesamiento, actuando como un ojo y un cerebro al mismo tiempo. Esto lo hace más rápido y eficiente energéticamente que los sistemas tradicionales.
Las pruebas han demostrado que el chip puede detectar niveles de luz 1,000 veces más débiles que los visibles para las cámaras estándar, superando incluso los límites naturales de la visión del búho. Según Zishen Zhao, primer autor del estudio y estudiante de doctorado en la Escuela de Tecnología Avanzada de XJTLU: “El avance radica en su percepción ultra-baja de luz. El dispositivo puede adaptarse a la oscuridad en cuestión de segundos. Con una observación prolongada, las imágenes capturadas se vuelven gradualmente más claras, revelando detalles que antes eran borrosos.”
Dado que el chip procesa datos en el punto de captura, evita enviar grandes cantidades de información a otros lugares, lo que reduce significativamente el consumo energético. “Permite una detección y computación simultáneas”, añade Zhao.
Esta tecnología tiene amplias aplicaciones potenciales, desde drones que navegan por bosques oscuros hasta robots de búsqueda y rescate que operan en edificios colapsados. En simulaciones, el sistema logró identificar objetivos terrestres con más del 95% de precisión incluso en condiciones extremas de oscuridad.
"Estas capacidades significan que futuros robots podrían realizar tareas de reconocimiento por la noche sin necesidad de iluminación adicional", afirma Zhao. El equipo también planea integrar otras habilidades sensoriales, como detección térmica y táctil, para facilitar exploraciones en entornos como las profundidades marinas o el espacio exterior.
El proyecto también resalta la importancia del involucramiento estudiantil en la investigación. El profesor Zhao señala que muchos estudiantes universitarios contribuyen a experimentos clave y análisis de datos, adquiriendo experiencia práctica antes de avanzar hacia universidades líderes a nivel mundial.
"La etapa universitaria es crucial para desarrollar habilidades para resolver problemas y pensamiento innovador. Continuaremos proporcionando plataformas internacionales alineadas con la investigación que permitan a los estudiantes crecer rápidamente mientras trabajan en verdaderos desafíos científicos", afirma Zhao.
Por su parte, Zhoulin Ruan, Vicepresidente para Asuntos Académicos en XJTLU, agrega: “Este logro representa no solo un avance tecnológico sino también un ejemplo exitoso de investigación colaborativa e interdisciplinaria en XJTLU. Fomentamos a nuestro personal académico y estudiantes a abordar desafíos reales con una perspectiva global.” Este proyecto demuestra los avances continuos de la universidad en micro-nano electrónica y computación neuromórfica, ejemplificando sus esfuerzos por integrar educación, ciencia y tecnología así como desarrollo del talento.