研究者が開発した光学センサーは人間の目に匹敵する

オレゴン州立大学の研究者は、人工知能を使用して人間の目に匹敵する新しい光学センサーを開発しました。この光学センサーは、人間の目の視野の変化を検出する能力をよりよく模倣しています。

この開発は、画像認識、ロボティクス、人工知能などの分野に大きな影響を与えるものです。

この研究は、OSU College of Engineeringの研究者John Labramと大学院生Cinthya Trujillo Herreraによって行われ、先月にApplied Physics Lettersに掲載されました。

以前の人間の目デバイス

研究者は以前、人間の目のようなデバイス、つまり網膜形センサーを開発しようとしましたが、ソフトウェアや複雑なハードウェアを使用していました。しかし、この新しいデバイスは、薄いペロブスカイト半導体層を使用しています。これらの層は、光に曝されると、強い電気絶縁体から強い導体に変化します。

Labramは電気工学およびコンピューターサイエンスの助教授であり、国家科学財団の支援を受けて研究を主導しています。

「これは、1つのピクセルがマイクロプロセッサで現在実行できることを実行するようなものです」とLabramは述べました。

次世代の人工知能は、自律車、ロボティクス、画像認識などのアプリケーションで、特にニューロモルフィック・コンピュータによって推進されることが予想されています。ニューロモルフィック・コンピュータは、人間の脳の並列ネットワークを模倣していますが、従来のコンピュータは情報を順序的に処理します。

「人々はこれをハードウェアで再現しようとしましたが、ある程度成功しています」とLabramは述べました。「しかし、アルゴリズムやアーキテクチャが人間の脳に近づいてきても、システムが受け取る情報はまだ従来のコンピュータ向けに設計されています。」

これは、コンピュータが人間の目のように動作する画像センサーが必要であることを意味します。人間の目には約1億個の光受容器がありますが、視神経には脳への約100万個の接続しかありません。つまり、網膜では画像が送信される前に多くの前処理と動的圧縮が行われていることを意味します。

網膜形センサー

研究者によって開発された網膜形センサーは、静的な条件下では強く反応しませんが、照明の変化があると短く鋭い信号を検出します。すると、すぐに基準値に戻りますが、これはすべてペロブスカイトによるものです。

「テスト方法は、基本的に、1秒間暗くしてから光を点け、光を点けたままにします」とLabramは述べました。「光が点けられた瞬間、電圧スパイクが発生し、電圧がすぐに減衰しますが、光の強度は一定です。これが私たちが求めているものです。」

チームはさまざまな網膜形センサーをシミュレートし、網膜形ビデオカメラが入力刺激に反応するように予測しました。

「ビデオを一連の光強度に変換し、それをシミュレーションに投入できます」とLabramは述べました。「予測されるセンサーの光出力が高い領域は光り、低い領域は暗くなります。カメラが比較的静止している場合、動いているものが強く反応することが明らかです。これは、哺乳類の光感知のパラダイムにかなり忠実です。」

「良い点は、このシミュレーションで、任意のビデオをこれらのアレイに投入し、基本的に人間の目と同じ方法で情報を処理できることです」とLabramは続けました。「例えば、ロボットが物体の動きを追跡するためにこれらのセンサーを使用することができます。視野の中で静的なものは反応しませんが、動いている物体は高電圧を検出します。これにより、ロボットは複雑な画像処理を行わずに、物体の位置をすぐに知ることができます。」