Глаз — один из самых сложных органов, содержащий около 100 млн фоторецепторов. Однако в оптическом нерве имеется только 1 млн связей с мозгом. Это значит, что значительная доля предварительной обработки информации и динамического сжатия происходит еще в сетчатке.
Прежние попытки создания устройства, имитирующего глаз человека — так называемый ретиноморфный датчик — опирались на программное обеспечение или сложное оборудование, пишет Phys.org. У нового датчика принципиально иная схема: сверхтонкие перовскитовые полупроводники — которые приобрели широкую известность в последние годы из-за большого потенциала в области солнечной энергии — которые под действием света меняют свои изолирующие свойства на проводящие.
«Представьте себе, что единственный пиксель выполняет то, что сейчас требует микропроцессора», — пояснил Джон Лабрам, руководитель научной группы.
Современные технологии оптического считывания хорошо предназначены для последовательной обработки визуальных данных. Изображения сканируются двухмерными массивами датчиков, пиксель за пикселем. Каждый датчик генерирует сигнал с амплитудой, которая меняется вместе с интенсивностью света. Это значит, что статические изображения лучше воспринимаются датчиком.
Ретиноморфный датчик, наоборот, в статических условиях пребывает в относительном покое. Когда происходит смена освещения, он регистрирует короткий четкий сигнал, а затем быстро возвращается к исходному положению. Такой способности он обязан тонкому перовскитовому слою несколько сотен нанометров толщиной, который ведет себя, фактически, как конденсатор, меняющий емкостное сопротивление под действием освещения.
Тесты нового датчика продемонстрировали ожидаемые результаты: движущиеся объекты выглядят четкими и яркими. Относительно неподвижные сливаются с темным фоном. По словам ученых, это в значительной мере отражает парадигму зрительного восприятия у млекопитающих.
Новый датчик может стать идеальным устройством для нейроморфных компьютеров, управляющих беспилотными автомобилями, роботами и алгоритмами распознавания изображений. В отличие от классических компьютеров, которые обрабатывают информацию последовательно, подчиняясь сериям инструкций, нейроморфные имитируют работу биологического мозга с параллельными нейронными процессами.
Новое понимание системы визуальной обработки человека предложили ученые из Канады. В отличие от своих коллег, они утверждают, что не идентифицирует наиболее интересные участки изображения для первоочередной обработки.
