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新型光學(xué)傳感器模仿人眼感知 為下一代人工智能提供支持
2020年12月11日 08:46:47
來(lái)源：儀表網(wǎng) 點(diǎn)擊量：4998
光學(xué)傳感器是一種傳感器,，是依據(jù)光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量的,，它有許多優(yōu)點(diǎn)，如非接觸和非破壞性測(cè)量,、幾乎不受干擾,、高速傳輸以及可遙測(cè)、遙控等,。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)動(dòng)態(tài)】人腦所處理的信息,，超過(guò)80%都是通過(guò)眼睛獲得的，而視覺(jué)系統(tǒng)的信息處理能力,，又很大程度上依賴(lài)于視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)和功能,。因此,，構(gòu)建出一個(gè)可以媲美人眼、能夠同步進(jìn)行信息探測(cè)和處理功能的視網(wǎng)膜傳感器——或者說(shuō),，真實(shí)模仿自然界生物的眼睛,，一直是許多工程師的夢(mèng)想。
美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)在新型光學(xué)傳感器研發(fā)上取得重大進(jìn)展,。他們開(kāi)發(fā)出一種新型光學(xué)傳感器,，可更逼真地模仿人眼感知物體變化的能力。這一成果有望帶來(lái)圖像識(shí)別,、機(jī)器人技術(shù)和人工智能等領(lǐng)域的重大突破,。
光學(xué)傳感器是一種傳感器，是依據(jù)光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量的,，它有許多優(yōu)點(diǎn),，如非接觸和非破壞性測(cè)量、幾乎不受干擾,、高速傳輸以及可遙測(cè),、遙控等。
主要包括一般光學(xué)計(jì)量?jī)x器,、激光干涉式,、光柵、編碼器以及光纖式等光學(xué)傳感器及儀器,。在設(shè)計(jì)上主要用來(lái)檢測(cè)目標(biāo)物是否出現(xiàn),，或者進(jìn)行各種工業(yè)、汽車(chē),、電子產(chǎn)品和零售自動(dòng)化的運(yùn)動(dòng)檢測(cè),。
目前的信息處理算法和體系結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越像人的大腦，但信息接收的方式仍是為傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的,。為了發(fā)揮其全部潛能,，更像人腦那樣“思考”的計(jì)算機(jī)需要更像人眼那樣“看”的圖像傳感器。
人眼包含約1億個(gè)感光器,，但視神經(jīng)與大腦的連接只有一百萬(wàn)個(gè),，因此在傳輸圖像之前，必須在視網(wǎng)膜中進(jìn)行大量的預(yù)處理和動(dòng)態(tài)壓縮,。
傳統(tǒng)的傳感技術(shù),，如數(shù)碼相機(jī)和智能手機(jī)中的芯片，更適合順序處理,。每個(gè)傳感器都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)幅度隨其接收的光強(qiáng)度而變化的信號(hào),，這意味著靜態(tài)圖像會(huì)使傳感器產(chǎn)生較為恒定的輸出電壓。
在新型視網(wǎng)膜形態(tài)傳感器中，利用了鈣鈦礦的獨(dú)特光電性能,。鈣鈦礦置于厚度僅幾百納米的超薄層中充當(dāng)電容器,，在光照下，它會(huì)從電絕緣體變?yōu)閷?dǎo)體,。因此傳感器在靜態(tài)條件下保持相對(duì)安靜,，當(dāng)檢測(cè)到光照變化時(shí)，會(huì)記錄一個(gè)短而尖銳的信號(hào),，然后迅速恢復(fù)到其基線狀態(tài),。
研究人員通過(guò)模擬一系列視網(wǎng)膜形態(tài)傳感器，以預(yù)測(cè)視網(wǎng)膜形態(tài)攝像機(jī)如何響應(yīng)輸入刺激,。例如,，在棒球練習(xí)的模擬演示中，內(nèi)場(chǎng)球員顯示為清晰可見(jiàn),、明亮的運(yùn)動(dòng)物體,，而看臺(tái)等相對(duì)靜止的物體逐漸消失。
研究人員還可將任何視頻輸入這些模擬,，并以與人眼基本相同的方式處理信息,。比如讓機(jī)器人用這些傳感器來(lái)跟蹤目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，其視野中的任何靜止?fàn)顟B(tài)都不會(huì)引起響應(yīng),，一旦目標(biāo)發(fā)生運(yùn)動(dòng),，則會(huì)產(chǎn)生高壓，立即告訴機(jī)器人目標(biāo)的位置,，而無(wú)需進(jìn)行任何復(fù)雜的圖像處理,。
這種新型傳感器還能與神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)完美匹配。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算機(jī)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)不同,，是一種模擬人腦的大規(guī)模并行網(wǎng)絡(luò)，為用于自動(dòng)駕駛汽車(chē),、機(jī)器人技術(shù)和高級(jí)圖像識(shí)別中的下一代人工智能提供支持,。
資料來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
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