Científicos diseñan un dispositivo de visión artificial

Los científicos de la Universidad Estatal de Georgia han desarrollado con éxito un tipo de dispositivo de visión artificial que podría conducir al desarrollo de un “ojo eléctrico”. El nuevo dispositivo incorpora una arquitectura de apilamiento vertical novedosa que permite un mayor reconocimiento de colores y escalabilidad a nivel micro.

La nueva investigación se publicó en la revista ACS Nano.

Cámaras microscópicas eventuales para microbots

Sidong Lei es profesor asistente de física y autor principal de la investigación.

“Este trabajo es el primer paso hacia nuestro destino final: desarrollar una cámara microscópica para microrobots”, dijo Siding Lei. “Ilustramos el principio fundamental y la factibilidad de construir este nuevo tipo de sensor de imagen con énfasis en la miniaturización”.

El trabajo completado por el equipo de Lei podría conducir a un dispositivo de visión artificial biomimético que utilice métodos sintéticos para imitar procesos bioquímicos. Podría lograr esto mediante el uso de la nanotecnología.

“Es bien sabido que más del 80 por ciento de la información se capta mediante la visión en la investigación, la industria, la medicina y la vida diaria”, continúa. “El propósito último de nuestra investigación es desarrollar una cámara microscópica para microrobots que pueda entrar en espacios estrechos que son inaccesibles por medios actuales, y abrir nuevos horizontes en el diagnóstico médico, el estudio ambiental, la fabricación, la arqueología y más”.

“Ojo eléctrico” biométrico

Este nuevo “ojo eléctrico” biométrico avanza en el reconocimiento de colores, que es la función de visión más crítica. Esto es extremadamente importante, considerando que los sensores de color convencionales suelen ocupar una gran cantidad de espacio físico mientras ofrecen una detección de colores menos precisa.

Ningxin Li es un estudiante de posgrado en el Estudio de Materiales Funcionales del Dr. Lei.

“La nueva funcionalidad lograda en nuestra arquitectura de sensor de imagen depende del rápido progreso de los semiconductores de van der Waals en los últimos años”, dice Li. “En comparación con los semiconductores convencionales, como el silicio, podemos controlar con precisión la estructura de banda, el grosor y otros parámetros críticos de los materiales de van der Waals para detectar los colores rojo, verde y azul”.

Los semiconductores de van der Waals, que dependen de sensores de color verticales, pertenecen a una nueva clase de materiales en los que las capas atómicas individuales están unidas por fuerzas de van der Waals débiles. Son fundamentales para descubrir nueva física y diseñar dispositivos de próxima generación.

“La ultra-delgadez, la estabilidad mecánica y química de estos nuevos materiales semiconductores nos permiten apilarlos en órdenes arbitrarias. Así, estamos introduciendo una estrategia de integración tridimensional en contraste con el diseño de electrónica plana actual. La mayor densidad de integración es la razón principal por la que nuestra arquitectura de dispositivo puede acelerar la miniaturización de las cámaras”, dice Li.

Tecnología pendiente de patente

Esta nueva tecnología está pendiente de patente en la Oficina de Transferencia y Comercialización de Tecnología (OTTC) de la Universidad Estatal de Georgia.

Cliff Michaels es el director de OTTC.

“A medida que avanza la nanotecnología y los dispositivos se vuelven más compactos, estos sensores de color más pequeños y altamente sensibles serán increíblemente útiles”, dijo Michaels.

Según los investigadores, el nuevo descubrimiento podría ayudar a avanzar en los dispositivos para personas con discapacidad visual.

“Esta tecnología es crucial para el desarrollo de ojos electrónicos biomiméticos y otros dispositivos protésicos neuromórficos”, dice Li. “La detección de colores y el reconocimiento de imágenes de alta calidad pueden traer nuevas posibilidades de percepción de objetos coloridos para las personas con discapacidad visual en el futuro”.

“Este es un gran paso adelante, pero todavía enfrentamos desafíos científicos y técnicos, por ejemplo, la integración a escala de wafer. Los sensores de imagen comerciales pueden integrar millones de píxeles para entregar imágenes de alta definición, pero esto no se ha implementado en nuestro prototipo todavía”, continúa. “La integración de dispositivos semiconductores de van der Waals a gran escala es actualmente un desafío crítico que debe ser superado por toda la sociedad de investigación. Junto con nuestros colaboradores a nivel nacional, ese es donde nuestro equipo está dedicando sus esfuerzos”.