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高集成神經(jīng)形態(tài)人工視覺光電傳感器問世有助人工視覺系統(tǒng)開發(fā)

2021-04-09 11:44:55來源： 科技日報

記者從中科院金屬所沈陽材料科學國家研究中心獲悉，該所與南京理工大學、中科院蘇州納米所、東北大學、南京大學等單位合作，開發(fā)出一種柔性碳納米管—量子點神經(jīng)形態(tài)人工視覺光電傳感器。近日，該成果以“面向神經(jīng)形態(tài)視覺系統(tǒng)的柔性超靈敏光電傳感陣列”為題，在《自然·通訊》在線發(fā)表。

人工視覺系統(tǒng)的開發(fā)，既要重新創(chuàng)建人工系統(tǒng)的靈活性、復雜性和適應性，又要通過高效率計算和簡潔的方式來實現(xiàn)它。目前，人工視覺系統(tǒng)往往采用傳統(tǒng)的互補金屬氧化半導體(CMOS)或者電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器，通過和執(zhí)行機器視覺算法的數(shù)字系統(tǒng)連接，進而實現(xiàn)人工視覺功能。

由于傳統(tǒng)的數(shù)字人工視覺系統(tǒng)具有功耗高、尺寸大、成本高等缺點，課題組設計并制備了一個1024像素的柔性神經(jīng)形態(tài)光電傳感器陣列，其中銫鉛溴鈣鈦礦量子點作為感光層和光生電荷俘獲層，半導體性碳納米管薄膜作為電荷傳輸層，二者復合具有良好的柔性，能夠均勻的大面積成膜，并能夠保持長期穩(wěn)定性。同時，該光電傳感器陣列集成了光傳感、信息存儲和數(shù)據(jù)預處理等功能，這與生物系統(tǒng)行為類似，實現(xiàn)實時并行處理信息，這對于模仿生物視覺處理的人工視覺系統(tǒng)具有重要的啟發(fā)意義。此外，研究還首次實現(xiàn)了在極暗條件下響應并完成神經(jīng)形態(tài)強化學習的案例。

基于此神經(jīng)形態(tài)光電傳感器，科研人員希望通過電路設計，構建功能更強大的人工神經(jīng)網(wǎng)絡，模擬大腦對信息的處理過程，實現(xiàn)對已知數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)和特征進行學習，從而獲得對未知數(shù)據(jù)更加強大的處理能力。

關鍵詞：人工視覺光電傳感器

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