Умный в

Jun 12, 2023

6 июня 2023 г.

Эта статья была проверена в соответствии с редакционным процессом и политикой Science X. Редакторы выделили следующие атрибуты, гарантируя при этом достоверность контента:

проверенный фактами

рецензируемое издание

надежный источник

корректура

Университет науки и технологий имени короля Абдаллы

Интеллектуальные цифровые датчики изображения, которые могут выполнять функции визуального восприятия, такие как распознавание сцены, являются результатом недавних исследований KAUST.

Используя отмеченную Нобелевской премией технологию датчиков изображения с зарядовой связью (ПЗС), которая использовалась в первых цифровых камерах, Даянанд Кумар, Назек Эль-Атаб и его коллеги адаптировали и усовершенствовали базовую структуру ПЗС-матрицы для создания светочувствительной памяти. устройства, которые можно программировать с помощью света. В частности, исследовательская группа встроила двумерный материал MoS2 в структуру полупроводникового конденсатора (MOSCAP), которая лежит в основе накапливающих заряд пикселей ПЗС-сенсора.

Полученные структуры Al/Al2O3/MoS2/Al2O3/Si MOSCAP функционируют как датчик улавливания заряда «в памяти», чувствительный к видимому свету и который можно программировать оптически и стирать электрически. Работа была опубликована в журнале Light: Science & Applications.

«Датчики освещенности в памяти — это интеллектуальные многофункциональные запоминающие устройства, которые могут выполнять роли нескольких — традиционно дискретных — устройств одновременно, включая оптическое считывание, хранение и вычисления», — пояснил Эль-Атаб.

«Наша долгосрочная цель — продемонстрировать встроенные в память датчики, способные обнаруживать различные стимулы и выполнять вычисления», — объясняет Эль-Атаб. «Это преодолевает стену памяти и позволяет быстрее и в режиме реального времени анализировать данные с использованием пониженного энергопотребления, что является требованием во многих футуристических и современных приложениях, таких как Интернет вещей, автономные автомобили и искусственный интеллект». среди других».

Эксперименты со светом с длиной волны от синего до красного диапазона спектра показывают, что фотогенерируемый заряд можно улавливать или сохранять 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 исследования — создание единого оптоэлектронного устройства, способного 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, успешно различая изображения собаки или автомобиля с точностью 91%. Каждое изображение имело размер 32×32 пикселя, и из изображений была извлечена только информация о синем цвете, поскольку это соответствует пиковой чувствительности устройства.