中科院金屬所研發(fā)高集成神經(jīng)形態(tài)人工視覺光電傳感器

近日，由中國科學(xué)院金屬研究所孫東明、成會明課題組與相關(guān)單位開展合作，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，研究成果以《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》為題發(fā)表于《自然·通訊》。

開發(fā)人工視覺系統(tǒng)，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(jì)算和簡潔的方式來實(shí)現(xiàn)它。目前的人工視覺系統(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)圖像傳感器與執(zhí)行機(jī)器視覺算法的數(shù)字系統(tǒng)相連接來實(shí)現(xiàn)，這些傳統(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)。

為此，科研人員設(shè)計(jì)并制備了一個1024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。

記者從中科院金屬所獲悉，該研究還首次實(shí)現(xiàn)了在極暗條線下響應(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，科研人員希望下一步通過電路設(shè)計(jì)，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。