Senzorul revoluționar care imită ochiul uman

Cercetătorii au creat senzorul revoluționar care imită ochiul uman utilizând fotodetectori de bandă îngustă din perovskit și un algoritm neuromorf.

Fotodetectorii, sensibili la lumina roșie, verde și albastră, imită celulele noastre conice, în timp ce algoritmul neuromorfic simulează rețeaua neuronală pentru a procesa informațiile în imagini de înaltă calitate.

• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ
• De la nopți obositoare, la coșmaruri: cum ne dă peste cap consumul de alcool

Spre deosebire de camerele moderne care necesită filtre externe, senzorul revoluționar care imită ochiul uman ar putea îmbunătăți rezoluția și poate reduce costurile de producție.

În plus, dispozitivul generează electricitate pe măsură ce absoarbe lumina, ceea ce poate duce la tehnologii de camere fără baterie.

Senzorul revoluționar care imită ochiul uman a fost inspirat de natură

„Am împrumutat un design de la natură: retinele noastre conțin celule conice care sunt sensibile la lumina roșie, verde și albastră și o rețea neurală care începe să proceseze ceea ce vedem chiar înainte ca informația să fie transmisă creierului nostru”, a spus Kai Wang, de la Departamentul de Știința și Ingineri Materialelor din cadrul Penn State University (SUA).

Pentru a realiza acest lucru într-un dispozitiv artificial, oamenii de știință au creat o nouă matrice de senzori din fotodetectoare de bandă îngustă din perovskiți, care imită celulele conice, și au conectat-o la un algoritm neuromorfic, care imită rețeaua neuronală, pentru a procesa informațiile și a produce imagini de înaltă fidelitate.

Fotodetectoarele convertesc energia luminii în semnale electrice și sunt esențiale pentru camere și multe alte tehnologii optice. Fotodetectoarele de bandă îngustă se pot concentra pe părți individuale ale spectrului de lumină, cum ar fi roșul, verdele și albastrul care formează lumina vizibilă, au spus oamenii de știință, potrivit Neuroscience News.

„În această lucrare, am găsit o modalitate nouă de a proiecta un material perovskit care este sensibil la o singură lungime de undă a luminii. Am creat trei materiale perovskite diferite și sunt proiectate astfel încât să poată fi sensibile doar la culorile roșu, verde sau albastru”, a spus Wang.

Tehnologia poate reprezenta o modalitate de a evita utilizarea filtrelor găsite în camerele moderne, care reduc rezoluția și cresc costurile și complexitatea de producție, au spus oamenii de știință.

Dispozitivul și-ar putea produce propria energie de funcționare

Fotodetectoarele de siliciu din camerele foto absorb lumina, dar nu disting culorile. Un filtru extern separă roșul, verdele și albastrul, iar filtrul îi permite unei singure culori să ajungă la fiecare secțiune a senzorului de lumină, irosind două treimi din lumină.

„Atunci când lumina este filtrată, există o anumită pierdere de informații și aceasta poate fi evitată folosind designul nostru. Așa că propunem că această lucrare ar putea reprezenta o viitoare tehnică de detectare pentru camere care îi poate ajuta pe oameni să obțină o rezoluție spațială mai mare”, spun cercetătorii.

Și pentru că oamenii de știință au folosit materiale perovskite, noile dispozitive generează energie pe măsură ce absorb lumina, pavând calea către tehnologia camerelor fără baterie, au mai spus oamenii de știință.

„Structura dispozitivului este similară cu celulele solare care folosesc lumina pentru a genera electricitate. În momentul în care este atins de lumină, va genera un curent. Așa că, la fel ca ochii noștri, nu trebuie să aplicăm energie pentru a capta aceste informații din lumină”, a spus Luyao Zheng, cercetător postdoctoral la Penn State.

Cu un pas mai aproape de retina artificială

Această cercetare ar putea declanșa, de asemenea, noi dezvoltări în biotehnologia retinelor artificiale. Dispozitivele bazate pe această tehnologie ar putea într-o zi să înlocuiască celulele moarte sau deteriorate din ochii noștri pentru a restabili vederea, potrivit oamenilor de știință.

Descoperirile, raportate în revista Science Advances, reprezintă câteva progrese fundamentale în realizarea dispozitivelor de fotodetecție de bandă îngustă cu perovskite, de la sinteza materialelor la proiectarea dispozitivelor și până la inovarea sistemelor, au scris oamenii de știință.

Vă recomandăm să citiți și:

Fermierii italieni salvează un fruct antic cu ajutorul energiei solare

Plasturele cu ultrasunete asigură monitorizarea neinvazivă a țesuturilor profunde

Un nou dispozitiv cu ultrasunete ajută chimioterapia să țintească tumorile cerebrale

Test de cultură generală. Câți megapixeli pot vedea ochii umani?