Científicos diseñan dispositivo de visión artificial

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 novedosa arquitectura de apilamiento vertical que permite una mayor profundidad de reconocimiento de color y escalabilidad a nivel micro. 

La nueva investigación fue publicada en la revista ACS Nano.

Cámaras eventuales a microescala 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 a microescala para microrobots”, dijo Siding Lei. “Ilustramos el principio fundamental y la viabilidad para construir este nuevo tipo de sensor de imagen con énfasis en la miniaturización”. 

El trabajo realizado por el equipo de Lei podría conducir a un dispositivo biomimético de visión artificial que utiliza métodos sintéticos para imitar procesos bioquímicos. Podría lograr esto usando nanotecnología.

“Es bien sabido que más del 80 por ciento de la información es captada por la visión en la investigación, la industria, la medicación y nuestra vida diaria”, continúa. “El propósito final de nuestra investigación es desarrollar una cámara a microescala para microrobots que puedan ingresar a espacios estrechos que son intangibles por los 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 dado que los sensores de color convencionales suelen ocupar una gran cantidad de espacio físico y ofrecen una detección de color menos precisa.

Ningxin Li es 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 durante los últimos años”, dice Li. “En comparación con los semiconductores convencionales, como el silicio, podemos controlar con precisión la estructura de la banda del material de van der Waals, el grosor y otros parámetros cruciales para detectar los colores rojo, verde y azul”. 

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

“La ultradelgadez, la estabilidad mecánica y química de estos nuevos materiales semiconductores nos permiten apilarlos en órdenes arbitrarios. Entonces, en realidad estamos introduciendo una estrategia de integración tridimensional en contraste con el diseño microelectrónico planar actual. La mayor densidad de integración es la razón principal por la que la arquitectura de nuestro dispositivo puede acelerar la reducción de escala de las cámaras”, dice Li. 

Tecnología pendiente de patente

Esta nueva tecnología está pendiente de patente con la Oficina de Transferencia y Comercialización de Tecnología (OTTC) del Estado de Georgia. 

Cliff Michaels es el director de OTTC.

“A medida que la nanotecnología avance y los dispositivos se vuelvan 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 desarrollar dispositivos para personas con problemas de visión. 

“Esta tecnología es crucial para el desarrollo de ojos electrónicos biomiméticos y también de otros dispositivos protésicos neuromórficos”, dice Li. “La función de reconocimiento de imágenes y detección de color de alta calidad puede brindar nuevas posibilidades de percepción de elementos coloridos para las personas con problemas de visión en el futuro”. 

“Este es un gran paso adelante, pero aún enfrentamos desafíos científicos y técnicos por delante, por ejemplo, la integración a escala de obleas. Los sensores de imagen comerciales pueden integrar millones de píxeles para ofrecer imágenes de alta definición, pero esto aún no se ha implementado en nuestro prototipo”, continúa. “Esta 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, ahí es donde nuestro equipo está dedicando sus esfuerzos”.