Инженер

Распознавание сцены — это одна из возможностей визуального восприятия цифровых датчиков изображения, разработанных в Университете науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST).

Используя датчики изображения с зарядовой связью (ПЗС), которые использовались в первых цифровых камерах, Даянанд Кумар, Назек Эль-Атаб и их коллеги адаптировали и усовершенствовали базовую структуру ПЗС для создания устройств памяти, которые можно программировать с помощью света. В частности, исследовательская группа внедрила двумерный материал MoS2 (дисульфид молибдена) в структуру полупроводникового конденсатора (MOSCAP), которая лежит в основе накапливающих заряд пикселей ПЗС-сенсора.

Утверждается, что полученные в результате структуры MOSCAP Al/Al2O3/MoS2/Al2O3/Si функционируют как датчик улавливания заряда «в памяти», который чувствителен к видимому свету и может программироваться оптически и стираться электрически.

«Датчики освещенности в памяти — это интеллектуальные многофункциональные запоминающие устройства, которые могут выполнять роли нескольких — традиционно дискретных — устройств одновременно, включая оптическое считывание, хранение и вычисления», — говорится в заявлении Эль-Атаба. «Наша долгосрочная цель — продемонстрировать встроенные в память датчики, способные обнаруживать различные стимулы и выполнять вычисления».

Эль-Атаб продолжил: «Это преодолевает стену памяти и позволяет быстрее и эффективнее анализировать данные в режиме реального времени с использованием пониженного энергопотребления, что является требованием во многих футуристических и… приложениях, таких как Интернет вещей, автономные автомобили и искусственный интеллект, среди другие».

БОЛЬШЕ ОТ ЭЛЕКТРОНИКИ

По мнению КАУСТА, эксперименты со светом с длиной волны в любой области спектра от синего до красного показывают, что фотогенерируемый заряд может быть пойман или сохранен с чрезвычайно длительным временем удержания. Результирующее напряжение «окна памяти» >2 В может храниться до 10 лет, прежде чем будет электрически стерто путем подачи сигнала +/- 6 В. Более того, он может эксплуатироваться в течение многих миллионов циклов.

Конечная цель команды — создать единое оптоэлектронное устройство, которое сможет выполнять оптическое считывание и хранение данных с вычислительными возможностями.

Объединив свою структуру MoS2 MOSCAP с нейронной сетью, команда показала, что можно выполнить простое распознавание двоичных изображений, различая изображения собаки или автомобиля с точностью 91 процент. Каждое изображение имело размер 32×32 пикселя, и из изображений была извлечена только информация о синем цвете, поскольку это соответствует пиковой чувствительности устройства.

«Современные устройства памяти могут быть запрограммированы оптически, но требуют электрического стирания», — сказал Кумар. «В будущем мы хотели бы изучить оптические датчики в памяти, которые могут полностью управляться оптически».

Выводы команды подробно описаны в книге Light: Science & Applications.