Les scientifiques conçoivent un dispositif de vision artificielle

Les scientifiques de l’Université d’État de Géorgie ont développé avec succès un type de dispositif de vision artificielle qui pourrait conduire au développement d’un « œil électrique ». Le nouveau dispositif intègre une architecture de empilement vertical novatrice qui permet une meilleure reconnaissance des couleurs et une scalabilité à l’échelle microscopique.

Les nouvelles recherches ont été publiées dans le journal ACS Nano.

Caméras microscopiques éventuelles pour microbots

Sidong Lei est professeur adjoint de physique et auteur principal de la recherche.

« Ce travail est le premier pas vers notre destination finale – développer une caméra microscopique pour les microrobots », a déclaré Siding Lei. « Nous illustrons le principe fondamental et la faisabilité de construire ce nouveau type de capteur d’image avec une emphase sur la miniaturisation. »

Le travail accompli par l’équipe de Lei pourrait conduire à un dispositif de vision artificielle biomimétique qui utilise des méthodes synthétiques pour imiter les processus biochimiques. Cela pourrait être réalisé en utilisant la nanotechnologie.

« Il est bien connu que plus de 80 pour cent des informations sont capturées par la vision dans la recherche, l’industrie, la médecine et notre vie quotidienne », poursuit-il. « L’objectif ultime de notre recherche est de développer une caméra microscopique pour les microrobots qui peuvent pénétrer dans des espaces étroits qui sont inaccessibles par les moyens actuels, et ouvrir de nouvelles perspectives dans le diagnostic médical, l’étude de l’environnement, la fabrication, l’archéologie et plus encore. »

« Œil électrique » biométrique

Ce nouveau « œil électrique » biométrique améliore la reconnaissance des couleurs, qui est la fonction de vision la plus critique. C’est extrêmement important étant donné que les capteurs de couleur conventionnels occupent généralement une grande quantité d’espace physique tout en offrant une détection des couleurs moins précise.

Ningxin Li est un étudiant diplômé du studio de matériaux fonctionnels du Dr Lei.

« La nouvelle fonctionnalité obtenue dans notre architecture de capteur d’image dépend entièrement du progrès rapide des semiconducteurs de van der Waals au cours des dernières années », déclare Li. « Par rapport aux semiconducteurs conventionnels, tels que le silicium, nous pouvons contrôler avec précision la structure de bande, l’épaisseur et d’autres paramètres cruciaux des matériaux de van der Waals pour détecter les couleurs rouge, verte et bleue. »

Les semiconducteurs de van der Waals, qui reposent sur des capteurs de couleur verticaux, appartiennent à une nouvelle classe de matériaux dans lesquels les couches atomiques individuelles sont liées par des forces de van der Waals faibles. Ils sont cruciaux pour la découverte de nouvelles physiques et la conception de dispositifs de nouvelle génération.

« L’ultra-minceur, la stabilité mécanique et chimique de ces nouveaux matériaux semiconducteurs nous permettent de les empiler dans des ordres arbitraires. Nous introduisons donc une stratégie d’intégration tridimensionnelle par opposition à la disposition planaire des micro-électroniques actuelle. La densité d’intégration plus élevée est la principale raison pour laquelle notre architecture de dispositif peut accélérer la miniaturisation des caméras », déclare Li.

Technologie en attente de brevet

Cette nouvelle technologie est en attente de brevet auprès du Bureau de transfert et de commercialisation de la technologie de l’Université d’État de Géorgie (OTTC).

Cliff Michaels est le directeur de l’OTTC.

« À mesure que la nanotechnologie progresse et que les dispositifs deviennent plus compacts, ces capteurs de couleur plus petits et très sensibles seront incroyablement utiles », a déclaré Michaels.

Selon les chercheurs, la nouvelle découverte pourrait aider à faire progresser les dispositifs pour les personnes ayant des déficiences visuelles.

« Cette technologie est cruciale pour le développement d’yeux électroniques biomimétiques et d’autres dispositifs prothétiques neuromorphes », déclare Li. « Une détection et une reconnaissance d’images de haute qualité pourraient apporter de nouvelles possibilités de perception d’objets colorés pour les personnes ayant des déficiences visuelles à l’avenir. »

« C’est un grand pas en avant, mais nous sommes toujours confrontés à des défis scientifiques et techniques, par exemple l’intégration à l’échelle du wafer. Les capteurs d’images commerciaux peuvent intégrer des millions de pixels pour fournir des images haute définition, mais cela n’a pas été mis en œuvre dans notre prototype pour le moment », poursuit-il. « L’intégration de dispositifs semiconducteurs de van der Waals à grande échelle est actuellement un défi critique à surmonter pour l’ensemble de la communauté de recherche. Avec nos collaborateurs à l’échelle nationale, c’est là que notre équipe consacre ses efforts. »