Техника учится видеть по-человечески: китайские ученые создали «электронную сетчатку» — сенсор будущего
Умные машины, способные видеть и анализировать мир, уже меняют промышленность. Они берут на себя кропотливую работу: находят малейшие дефекты на конвейере, проверяют маркировку и следят за качеством сложнейшей электроники. Однако за десятилетия прогресса программ у электронного зрения осталось «слабое звено» – сами сенсоры, которые уступают даже человеческому глазу. Ученые нашли способ «залатать» и этот пробел. Для этого они разработали устройство, о котором рассказали в журнале Nature Nanotechnology.
Большинство сегодняшних датчиков работают по одному из двух принципов: одни делают серию статичных кадров, другие фиксируют только изменения в яркости. Но ни те, ни другие не сравнятся с живой сетчаткой по скорости и умению мгновенно подстраиваться под изменяющееся освещение.
Прорыв в этой области совершили китайские исследователи. Им удалось создать фотодиод, который повторяет строение и принцип работы сетчатки. Разработка, названная ретиноморфным фотодиодом (RPD), была создана для преодоления ограничений существующих сенсоров.
В основе прибора – многослойная структура, где каждый элемент играет свою роль, подобно клеткам в глазу. Свет улавливает органический фотодиод – аналог светочувствительных палочек. Затем в дело вступает ионный резервуар, который действует как нейроны: накапливает и передает сигналы. Завершает цепь переход Шоттки, выполняющий функцию зрительного нерва. Взаимодействие этих слоев рождает у устройства способность адаптироваться к внешним условиям почти так же, как это делает биологическая система.
Первые же испытания показали впечатляющие результаты: новый сенсор превзошел аналоги. Он демонстрирует невероятный динамический диапазон, сводит к минимуму шумы и избыточность данных, а также помогает создавать плотные сенсорные массивы. Благодаря этому машины смогут «видеть» четко даже при резкой смене освещения – например, при переходе из темноты на яркий солнечный свет.
Полезно знать
Динамический диапазон человеческого глаза оценивается в 200 дБ – и этот рубеж удалось преодолеть новой разработке. Для сравнения, современные промышленные камеры редко превышают 120 дБ.
