Oamenii de știință proiectează un dispozitiv de viziune artificială

Oamenii de știință de la Universitatea de Stat din Georgia au dezvoltat cu succes un tip de dispozitiv de viziune artificială care ar putea duce la dezvoltarea unui “ochi electric”. Noul dispozitiv încorporează o arhitectură de stivuire verticală inovatoare care permite o mai bună recunoaștere a culorilor și o scalabilitate la nivel micro.

Noile cercetări au fost publicate în jurnalul ACS Nano.

Camere microscopice pentru micro-roboți

Sidong Lei este profesor asistent de fizică și autor principal al cercetării.

“Această lucrare este primul pas către destinația noastră finală – dezvoltarea unei camere microscopice pentru micro-roboți”, a spus Siding Lei. “Ilustrăm principiul fundamental și fezabilitatea de a construi acest tip de senzor de imagine cu accent pe miniaturizare.”

Lucrarea completată de echipa lui Lei ar putea duce la un dispozitiv de viziune artificială biomimetică care utilizează metode sintetice pentru a imita procesele biochimice. Acesta ar putea realiza acest lucru prin utilizarea nanotehnologiei.

“Este bine cunoscut că peste 80% din informații sunt capturate prin viziune în cercetare, industrie, medicină și viața noastră de zi cu zi”, continuă el. “Scopul final al cercetării noastre este de a dezvolta o cameră microscopă pentru micro-roboți care poate intra în spații înguste care sunt inaccesibile prin mijloacele actuale și deschide noi orizonturi în diagnosticarea medicală, studiul mediului, producție, arheologie și multe altele.”

“Ochi electric” biometric

Noul “ochi electric” biometric avansează recunoașterea culorilor, care este funcția de viziune cea mai critică. Acesta este extrem de important, având în vedere că senzorii de culoare convenționali ocupă de obicei o cantitate mare de spațiu fizic, oferind o detectare a culorilor mai puțin precisă.

Ningxin Li este student doctorand în cadrul Studioului de Materiale Funcționale al dr. Lei.

“Noile funcționalități realizate în arhitectura noastră de senzor de imagine depind de progresul rapid al semiconductoarelor van der Waals în ultimii ani”, spune Li. “Comparativ cu semiconductoarele convenționale, cum ar fi siliciul, putem controla cu precizie structura de bandă, grosimea și alte parametri cruciali ai materialului van der Waals pentru a detecta culorile roșu, verde și albastru.”

Semiconductoarele van der Waals, care se bazează pe senzori de culoare verticali, aparțin unei noi clase de materiale în care straturile atomice individuale sunt legate de forțe van der Waals slabe. Acestea sunt cruciale pentru descoperirea noii fizici și proiectarea dispozitivelor de generație următoare.

“Subțirea, stabilitatea mecanică și chimică a acestor noi materiale semiconductoare ne permit să le stivuim în ordine arbitrară. Prin urmare, introducem o strategie de integrare tridimensională, în contrast cu layout-ul planar al microelectronicii actuale. Densitatea de integrare mai mare este motivul principal pentru care arhitectura noastră de dispozitiv poate accelera miniaturizarea camerelor”, spune Li.

Tehnologie în așteptarea brevetului

Această tehnologie nouă este în așteptarea brevetului la Biroul de Transfer și Comercializare a Tehnologiei (OTTC) al Universității de Stat din Georgia.

Cliff Michaels este directorul OTTC.

“Pe măsură ce tehnologia avansează și dispozitivele devin mai compacte, acești senzori de culoare mai mici și mai sensibili vor fi incredibil de utili”, a spus Michaels.

Conform cercetătorilor, noua descoperire ar putea ajuta la dezvoltarea dispozitivelor pentru persoanele cu deficiențe de vedere.

“Această tehnologie este crucială pentru dezvoltarea ochilor electronici biomimetici și a altor dispozitive neuromorfice protezice”, spune Li. “Funcția de recunoaștere a culorilor și imagine de înaltă calitate poate aduce noi posibilități de percepție a obiectelor colorate pentru persoanele cu deficiențe de vedere în viitor.”

“Acesta este un pas mare înainte, dar încă suntem confruntați cu provocări științifice și tehnice, de exemplu, integrarea la scară largă a dispozitivelor semiconductoare van der Waals. Senzorii de imagine comerciali pot integra milioane de pixeli pentru a furniza imagini de înaltă definiție, dar acest lucru nu a fost implementat încă în prototipul nostru”, continuă el. “Integrarea dispozitivelor semiconductoare van der Waals la scară largă este în prezent o provocare critică care trebuie depășită de întreaga societate de cercetare. Împreună cu colaboratorii noștri la nivel național, acolo este unde ne concentrăm eforturile noastre.”