يحقق البحث تطورات كبيرة في الذكاء الاصطناعي والحوسبة المرئية ويقدم أيضًا تطبيقات عملية، مثل إمكانات كاميرا الهاتف الذكي المحسنة.
يعمل الباحثون على تطوير الحوسبة الضوئية، التي تستخدم الفوتونات بدلاً من المكونات الإلكترونية التقليدية، لتطوير أنظمة حوسبة أسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة. يمكن لهذه الأنظمة تحسين معالجة المعلومات المرئية من خلال المعالجة المتزامنة والمتوازية. لقد كافحت الحوسبة الضوئية تاريخيًا لتحقيق استجابات غير خطية، وهي ضرورية لتطبيقات مثل الذكاء الاصطناعي.
تركز الأبحاث الحالية على تطوير المواد والأجهزة غير الخطية التي تتطلب قدرًا كبيرًا من الضوء لتعمل بفعالية. وتضمنت التحديات الحاجة إلى أشعة ليزر عالية الطاقة، وبطء المعالجة بسبب امتصاص الضوء، واستخدام مواد غير فعالة للضوء. تقدم دراسة أجراها معهد California NanoSystems (CNSI) في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس جهازًا يعالج هذه المشكلات. يتميز الجهاز بمجموعة صغيرة من وحدات البكسل الشفافة القادرة على إنتاج استجابة سريعة وعريضة النطاق وغير خطية باستخدام الإضاءة المحيطة منخفضة الطاقة. ويسلط البحث الضوء على التطبيق العملي لذلك التكنلوجيا- دمج الجهاز بكاميرا الهاتف الذكي لتقليل وهج الصورة.
وأكد الفريق على أهمية تطوير اللاخطية الفعالة والسريعة ومنخفضة الخسارة لتلبية متطلبات الحوسبة المرئية. التطبيقات المحتملة لهذه التكنولوجيا واسعة النطاق، بدءًا من الاستشعار المعزز في المركبات ذاتية القيادة إلى تقنيات تشفير الصور المتقدمة. ومن المزايا الهامة للجهاز الجديد قدرته على معالجة الصور مباشرة دون تحويلها إلى إشارات رقمية، وبالتالي تسريع وقت المعالجة وتقليل البيانات المرسلة إلى السحابة. وهذا يمكن أن يتيح إنتاج صور عالية الدقة والتقاط معلومات أكثر دقة حول ترتيبات الجسم وأطياف الضوء المحيطة.
الجهاز نفسه صغير الحجم، ويتكون من سطح شفاف مربع بمساحة 1 سم مصنوع من طبقة رقيقة ثنائية الأبعاد أشباه الموصلات المواد إلى جانب الكريستال السائل ومجموعة من الأقطاب الكهربائية. يسمح هذا الإعداد لكل بكسل من الـ 10,000 بكسل بالتعتيم بشكل انتقائي عند تعرضه للضوء المحيط، مما يحقق تغييرًا جذريًا في الشفافية مع الحد الأدنى من إدخال الفوتون. وهذا يفتح مسارات جديدة لتقنيات التصوير والاستشعار عالية الدقة، مما يجعلها أكثر سهولة وكفاءة. الباحثون متحمسون للتطبيقات المستقبلية وإمكانات هذه التكنولوجيا لتجاوز الأبحاث الأساسية إلى تطبيقات العالم الحقيقي. يسلط هذا التعاون الضوء على خطوة مهمة إلى الأمام في مجال الحوسبة الضوئية، ويعد بمزيد من التقدم في هذا المجال.