美國科學(xué)家利用光電晶體管用作自動駕駛汽車傳感器

據(jù)外媒報道，美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員在節(jié)能光電晶體管方面取得了突破，其開發(fā)的設(shè)備可幫助計算機像人腦一樣處理視覺信息，并可用作自動駕駛汽車傳感器。

(圖片來源：cleantechnica.com)

此種結(jié)構(gòu)依賴于新型半導(dǎo)體，即金屬鹵化鈣鈦礦(metal-halide perovskites)。經(jīng)證明，此種半導(dǎo)體在將太陽光轉(zhuǎn)化為電能方面具有很高的效率，并在一系列其他技術(shù)中顯示出巨大的前景。NREL高級科學(xué)家Jeffrey Blackburn表示，“總體而言，鈣鈦礦半導(dǎo)體是真正獨特的功能系統(tǒng)，對于許多不同的技術(shù)都具有潛在好處。NREL開始對這種光伏材料系統(tǒng)感興趣，但其許多特性可以應(yīng)用于完全不同的科學(xué)領(lǐng)域?！?/p>

研究人員將鈣鈦礦納米晶體與單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來，創(chuàng)造出可能對光伏或探測器具有有趣特性的材料組合。當(dāng)研究人員用激光照射它時，發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的電反應(yīng)。資深科學(xué)家Joseph Luther稱，“通常情況下，在吸收光后，電流僅會短暫地流動一段時間。但在此種情形下，電流繼續(xù)流動，甚至在燈關(guān)掉后的幾分鐘內(nèi)也沒有停止。”

此種行為被稱為“持久光電導(dǎo)效應(yīng)”，是“光存儲器”的一種形式，在這種形式下，照射到器件上的光能可以電流的形式存儲在存儲器中。這種現(xiàn)象也可以模擬大腦中用于存儲記憶的突觸。然而，持久光電導(dǎo)通常需要低溫或較高的工作電壓，而電流峰值只會持續(xù)不到一秒鐘。而在這項新發(fā)現(xiàn)中，此種持久光電導(dǎo)效應(yīng)在室溫下產(chǎn)生電流，并在關(guān)燈后電流持續(xù)超過一小時。此外，只需要低電壓和低光強度，顯示存儲記憶僅需較低能量。

其他科學(xué)家一直致力于光記憶和神經(jīng)形態(tài)計算，模仿人類大腦存儲信息的方式。大腦使用神經(jīng)元的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過突觸與許多其他神經(jīng)元交互。這種高度互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)是大腦能夠以如此高效的方式處理信息的主要原因之一，因此，科學(xué)家們用于強大的動力創(chuàng)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來模擬大腦的功能。

該項研究提供以前缺乏的設(shè)計原則，可納入光存儲器和神經(jīng)形態(tài)計算應(yīng)用。在大腦收集關(guān)于世界的輸入信息中，視覺感知占據(jù)絕大部分，而這些人工突觸可整合到圖像識別系統(tǒng)中。Blackburn稱，“在許多應(yīng)用中，傳感器陣列可以接收圖像，并將訓(xùn)練和學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于AI和機器學(xué)習(xí)類型的應(yīng)用。例如，這類系統(tǒng)有可能提高自動駕駛汽車等應(yīng)用的能源效率、性能和可靠性?！?/p>

研究人員嘗試了三種不同類型的鈣鈦礦：甲脒溴化鉛、碘化銫鉛和溴化銫鉛，發(fā)現(xiàn)每種鈣鈦礦都能產(chǎn)生持久的光電導(dǎo)。Blackburn表示，“我們所做的只是將這兩種系統(tǒng)結(jié)合起來，打造最簡單的設(shè)備之一，而且我們展示了簡單的類似記憶的操作。構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要將這些節(jié)點的陣列集成到更復(fù)雜的架構(gòu)中，從而模擬更復(fù)雜的內(nèi)存應(yīng)用和圖像處理應(yīng)用?！?/p>