從中科院金屬所沈陽材料科學(xué)國家研究中心獲悉,該所與南京理工大學(xué)、中科院蘇州納米所、東北大學(xué)、南京大學(xué)等單位合作,開發(fā)出一種柔性碳納米管-量子點(diǎn)神經(jīng)形態(tài)人工視覺光電傳感器。近日,該成果以“面向神經(jīng)形態(tài)視覺系統(tǒng)的柔性超靈敏光電傳感陣列”為題,在《自然·通訊》在線發(fā)表。

人工視覺系統(tǒng)的開發(fā),既要重新創(chuàng)建人工系統(tǒng)的靈活性、復(fù)雜性和適應(yīng)性,又要通過高效率計算和簡潔的方式來實(shí)現(xiàn)它。目前,人工視覺系統(tǒng)往往采用傳統(tǒng)的互補(bǔ)金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)或者電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器,通過和執(zhí)行機(jī)器視覺算法的數(shù)字系統(tǒng)連接,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人工視覺功能。

由于傳統(tǒng)的數(shù)字人工視覺系統(tǒng)具有功耗高、尺寸大、成本高等缺點(diǎn),課題組設(shè)計并制備了一個1 024 像素的柔性神經(jīng)形態(tài)光電傳感器陣列,其中,銫鉛溴鈣鈦礦量子點(diǎn)作為感光層和光生電荷俘獲層,半導(dǎo)體性碳納米管薄膜作為電荷傳輸層,二者復(fù)合具有良好的柔性,能夠均勻的大面積成膜,并能夠保持長期穩(wěn)定性。同時,該光電傳感器陣列集成了光傳感、信息存儲和數(shù)據(jù)預(yù)處理等功能,這與生物系統(tǒng)行為類似,實(shí)現(xiàn)實(shí)時并行處理信息,這對于模仿生物視覺處理的人工視覺系統(tǒng)具有重要的啟發(fā)意義。此外,研究還首次實(shí)現(xiàn)了在極暗條件下響應(yīng)并完成神經(jīng)形態(tài)強(qiáng)化學(xué)習(xí)的案例。

基于此神經(jīng)形態(tài)光電傳感器,科研人員希望通過電路設(shè)計,構(gòu)建功能更強(qiáng)大的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),模擬大腦對信息的處理過程,實(shí)現(xiàn)對已知數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)和特征進(jìn)行學(xué)習(xí),從而獲得對未知數(shù)據(jù)更加強(qiáng)大的處理能力。