Vědci navrhli umělou vidění zařízení

Vědci z Georgijské státní univerzity úspěšně vyvinuli typ umělého vidění zařízení, které by mohlo vést k vývoji „elektrického oka“. Nové zařízení zahrnuje novou vertikální architekturu, která umožňuje větší hloubku barevného rozpoznávání a škálovatelnost na mikroúrovni.

Nový výzkum byl zveřejněn v časopise ACS Nano.

Budoucí mikroskopické kamery pro mikroboty

Sidong Lei je asistent profesora fyziky a hlavní autor výzkumu.

„Tato práce je prvním krokem směrem k našemu konečnému cíli – vyvinout mikroskopickou kameru pro mikroboty,“ řekl Siding Lei. „Ilustrujeme základní princip a proveditelnost konstrukce tohoto nového typu obrazového senzoru se zaměřením na miniaturizaci.“

Práce dokončená Leiho týmem by mohla vést k biomimetickému umělému vidění zařízení, které využívá syntetické metody k napodobení biochemických procesů. To by mohlo být dosaženo pomocí nanotechnologie.

„Je všeobecně známo, že více než 80 procent informací je zachyceno viděním ve výzkumu, průmyslu, medicíně a našem denním životě,“ pokračuje. „Konečným cílem našeho výzkumu je vyvinout mikroskopickou kameru pro mikroboty, která by mohla vstoupit do úzkých prostor, které jsou nedosažitelné současnými prostředky, a otevřít nové obzory v lékařské diagnostice, environmentálním studiu, výrobě, archeologii a dalších oblastech.“

Biometrické „elektrické oko“

Toto nové biometrické „elektrické oko“ rozšiřuje barevné rozpoznávání, které je nejkritičtější funkcí vidění. To je extrémně důležité, protože konvenční barevné senzory obvykle zabírají velké množství fyzického prostoru a nabízejí méně přesné barevné rozpoznávání.

Ningxin Li je doktorand v Dr. Leiho Functional Materials Studio.

„Nová funkčnost, kterou jsme dosáhli v naší architektuře obrazového senzoru, závisí na rychlém pokroku van der Waals semikonduktorů v posledních letech,“ říká Li. „Ve srovnání s konvenčními semikonduktory, jako je křemík, můžeme přesně kontrolovat van der Waals materiálovou strukturu, tloušťku a další kritické parametry, aby bylo možné rozpoznat červené, zelené a modré barvy.“

Van der Waals semikonduktory, které závisí na vertikálních barevných senzorech, patří do nové třídy materiálů, ve kterých jsou jednotlivé atomové vrstvy vázány slabými van der Waals silami. Jsou zásadní pro objevování nové fyziky a návrh budoucích zařízení.

„Ultra-tenkost, mechanická a chemická stabilita těchto nových polovodičových materiálů umožňují nám je skládat v libovolném pořadí. Takže vlastně zavádíme třídimenzionální integrační strategii, na rozdíl od současné planární mikroelektronické dispozice. Vyšší integrační hustota je hlavní důvod, proč naše zařízení může urychlit zmenšování kamer,“ říká Li.

Patentovaná technologie

Tato nová technologie je patentovaná v kanceláři Georgia State Office of Technology Transfer & Commercialization (OTTC).

Cliff Michaels je ředitel OTTC.

„Jak se nanotechnologie rozvíjí a zařízení se stávají kompaktnějšími, tyto menší, vysoce citlivé barevné senzory budou neuvěřitelně užitečné,“ řekl Michaels.

Podle výzkumníků by nová objev mohla pomoci pokročit zařízení pro zrakově postižené.

„Tato technologie je zásadní pro vývoj biomimetických elektronických očí a dalších neuromorfních protetických zařízení,“ říká Li. „Vysokokvalitní barevné rozpoznávání a funkce obrazového rozpoznávání mohou přinést nové možnosti barevného vnímání pro zrakově postižené v budoucnu.“

„Toto je velký krok vpřed, ale stále jsme před námi vědeckými a technickými výzvami, například integračními problémy na úrovni waferu. Komerční obrazové senzory mohou integrovat miliony pixelů, aby poskytly vysoce rozlišené obrázky, ale to nebylo dosud implementováno v našem prototypu,“ pokračuje. „Tato velká integrační výzva van der Waals polovodičových zařízení je aktuálně kritickou výzvou, kterou musí整个 výzkumná společnost překonat. Společně s našimi národními spolupracovníky je to místo, kde se naše tým soustředí na naše úsilí.“