นักวิจัยชาวเวียนนาพัฒนาเซ็นเซอร์ภาพความเร็วสูง

อัปเดต: 13 ธันวาคม 2023

เซ็นเซอร์ภาพสามารถจับภาพและประมวลผลภาพได้ในเวลาเดียวกันทำให้การรับรู้วัตถุหลายคำสั่งขนาดเร็วขึ้น อุปกรณ์ไม่ใช้พลังงานไฟฟ้าใด ๆ เมื่อทำงานเนื่องจากโฟตอนเองให้พลังงานสำหรับกระแสไฟฟ้า

เซ็นเซอร์เสริมด้วย ANN ซึ่งเป็นระบบที่มนุษย์สร้างขึ้นซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากสมองของเรา ใน ANN เซลล์ประสาทเทียมจะถูกป้อนข้อมูลและร่วมมือกันเพื่อจัดการกับปัญหา ในกรณีนี้การรับรู้รูปภาพ

นักวิจัยในเวียนนาซึ่งได้รับการสนับสนุนจาก ในทวีปยุโรป โครงการวิจัยเรือธงกราฟีนประดิษฐ์เซ็นเซอร์ที่มีเก้าพิกเซลซึ่งเป็น 'เซลล์ประสาท' วางอยู่ในอาร์เรย์ 3 × 3 ทุกพิกเซลประกอบด้วยโฟโตไดโอดสามตัวซึ่ง ได้แก่ สารกึ่งตัวนำ อุปกรณ์ที่แปลงแสงเป็นกระแสไฟฟ้าที่ให้เอาต์พุตสามตัว โฟโตไดโอดแต่ละตัวจะเชื่อมพิกเซลของมันกับอีก 8 พิกเซล

กระแสจากโฟโตไดโอดแต่ละตัวจะถูกกำหนดโดยความเข้มของแสงที่เข้ามาและ แรงดันไฟฟ้า ข้ามมัน เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์จะรวมกระแสแต่ละเซลล์ที่มาจากเซลล์ประสาทอีก 8 เซลล์จากนั้นค่าที่รวมกันจะถูกป้อนเข้าสู่คอมพิวเตอร์

อุปกรณ์สามารถจำแนกภาพหลังจากผ่านกระบวนการฝึกอบรมหลาย ๆ ครั้งได้ แต่ยังสามารถจดจำองค์ประกอบลักษณะเฉพาะหรือโครงสร้างของภาพจากข้อมูลอินพุตได้โดยไม่ต้องให้ข้อมูลเพิ่มเติม

ความเร็วทำให้อุปกรณ์นี้แตกต่างจากวิชันซิสเต็มทั่วไป ธรรมดา เทคโนโลยี โดยปกติจะสามารถประมวลผลได้สูงสุด 100 เฟรมต่อวินาทีโดยระบบที่เร็วกว่าบางระบบสามารถทำงานได้ถึง 1,000 เฟรมต่อวินาที ในการเปรียบเทียบระบบนี้ทำงานได้เทียบเท่ากับ 20 ล้านเฟรมต่อวินาที

โดยได้มีการแนะนำอุปกรณ์ที่จะขยายขนาดขึ้นด้วยในปัจจุบันนี้ เทคโนโลยี และค้นหาการใช้งานในสาขาต่างๆ เช่น พลศาสตร์ของไหล ฟิสิกส์พลังงานสูง กระบวนการเผาไหม้ หรือการสลายทางกล

“ การปรับขนาดอุปกรณ์ให้ใหญ่ขึ้นวิธีการของเซลล์ประสาทนี้สามารถแสดงจุดแข็งในขอบเขตของการจดจำและประมวลผลภาพ” Lukas Mennel ผู้เขียนคนแรกของการศึกษาอธิบาย “ เรากำลังพิจารณาแนวคิดอื่น ๆ เช่นการปรับปรุงการดูดซับแสงหรือการขยายช่วงสเปกตรัมไปยังอินฟราเรด โดยหลักการแล้วความสามารถของอุปกรณ์นี้ไม่ได้ จำกัด เฉพาะข้อมูลภาพเท่านั้น ข้อมูลประเภทใดก็ได้ (ก่อน) ประมวลผลด้วยโครงข่ายประสาทเทียมในเซ็นเซอร์เอง ตัวอย่างเช่นอาจมีการพัฒนาเซ็นเซอร์เซลล์ประสาทเสียงหรือการรับกลิ่นเพื่อการประมวลผลบนชิปอย่างรวดเร็ว”

“ ผลงานที่น่าประทับใจนี้แสดงให้เห็นถึงการประยุกต์ใช้กล้องที่ใช้วัสดุหลายชั้นแบบใหม่โดยใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์เช่นความสามารถในการปรับแต่งในแหล่งกำเนิด” Frank Koppens, Graphene Flagship work package Lleader for Photonics and Optoelectronics อธิบาย “ เซ็นเซอร์ภาพเครือข่ายประสาทเทียมจะส่งผลกระทบต่อสังคมในรูปแบบต่างๆมากมายและด้วยวัสดุที่เป็นชั้นจึงได้บรรลุข้อกำหนดความเร็วสูงแล้ว”

Andrea C. Ferrari เจ้าหน้าที่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีของ Graphene Flagship และประธานคณะผู้บริหารกล่าวเพิ่มเติมว่า“ งานนี้ถือเป็นอีกก้าวสำคัญของ Graphene Flagship เรือธงเป็นผู้นำระดับโลกอย่างชัดเจนเมื่อพูดถึงการรวมเข้าด้วยกัน ชิป ของวัสดุชั้น ส่วนประกอบขั้นสูงเหล่านี้จะช่วยสนับสนุนการพัฒนาเทคโนโลยีที่ล้ำสมัยใหม่ ๆ ”