Преследуя цель разработать новую вычислительную систему, имитирующую работу мозга, исследователи из Китая и Сингапура разработали искусственную сетчатку для восприятия и распознавания объектов, излучающих в среднем инфракрасном диапазоне (MIR). Она создана как имитация человеческого глаза и должна помочь лучше видеть робомобилям, камерам слежения, медицинским диагностическим приборам.

Современное инфракрасное машинное зрение требует отдельных датчиков и вычислительных устройств, которые создают большое количество избыточных данных. Как следствие, эффективность вычислений падает, а расходы энергии растут. Другое дело зрительная система человека с ее компактной сетчаткой, которая принимает и обрабатывает визуальные данные, поступающие затем в зрительный отдел головного мозга. Фоторецепторы сетчатки получают постоянные стимулы, которые преобразуются в электрический потенциал, который кодируется в электрические импульсы, или спайки. Серии спайков с информацией отправляются в зрительный отдел.

Вдохновившись биологической сетчаткой, ученые изобрели оптоэлектронный аналог на основе двухмерной вандерваальсовой гетероструктуры. Она состоит из слоя фосфида мышьяка (b-AsP) поверх туллурида молибдена (MoTe₂). Эти материалы обладают быстрой реакцией на свет и высоким коэффициентом поглощения, пишет Physics World.

В прошлом исследования светочувствительных нейроморфных устройств были сосредоточены на видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Нынешнее расширило диапазон на MIR. Другая важная новизна работы состоит в том, что кодирующая функция запускается оптически, а не электрически, что открывает интересные возможности для высокоскоростной передачи данных.

Еще одно важное свойство системы — ее адаптивность. Для того чтобы приспосабливаться к визуальной среде, система MIR должна иметь широкий динамический рабочий диапазон и высокую точность кодирования. Испытания показали отличные показатели: точность кодирования совпала с оригинальным объектом на 97%.

По словам изобретателей, искусственная сетчатка совместима с технологией КМОП, они указали на два пути углубления исследований: повышение функциональности устройства посредством интеграция памяти и сочетание с волноводной нанофотоникой для достижения боле высоких рабочих скоростей и снижения энергопотребления.