Пенн Стейт зерттеушілері адам көзіндегі қызыл, жасыл және көк фоторецепторларды және нейрондық желіні имитациялау арқылы кескіндер шығаратын жаңа құрылғы жасады. Пенн Стейттің Материалтану және инженерия департаментінің ғылыми-зерттеу профессорының ассистенті Кай Вангтың айтуынша, «біз табиғаттан дизайнды алдық — біздің көз торымызда қызыл, жасыл және көк жарыққа сезімтал конус жасушалары және біз көрген нәрсені өңдей бастайтын нейрондық желі бар. ақпарат біздің миымызға берілмес бұрын ».
«Біз көретін түрлі-түсті әлем осы табиғи процестің нәтижесі».
Бұған жасанды құрылғыда қол жеткізу үшін зерттеушілер конус жасушаларына ұқсас тар жолақты перовскит фотодетекторларынан тұратын сенсорлардың жаңа массивін жасады. Олар деректерді өңдеу және жоғары дәлдіктегі кескіндерді жасау үшін оны біздің нейрондық желіге ұқсас нейроморфтық алгоритммен біріктірді.
Фотодетекторлар камералар мен басқа да көптеген оптикалық құрылғылар үшін өте маңызды, өйткені олар жарық энергиясын электрлік импульстарға түрлендіреді. Зерттеушілердің пікірінше, көрінетін жарықты құрайтын қызыл, жасыл және көк түстер тар жолақты фотодетекторлардың көмегімен фокусталуы мүмкін жарық спектрінің аймақтарының бірнеше мысалдары ғана.
Вангтың айтуынша, бұл жұмыста біз жарықтың бір толқын ұзындығына ғана сезімтал перовскит материалын жасаудың революциялық әдісін жасадық. «Біз тек қызыл, жасыл немесе көк толқын ұзындығына сезімтал үш түрлі перовскит материалын әзірледік», - дейді автор.
Сарапшылардың пікірінше, бұл технология заманауи камераларда ажыратымдылықты төмендететін, шығындарды арттыратын және өндіріс процестерін қиындататын сүзгілерді пайдаланудан аулақ болудың бір жолы болуы мүмкін.
Камералар жарықты сіңіретін, бірақ реңктерді ажырата алмайтын кремний фотодетекторларын пайдаланады. Қызыл, жасыл және көк жарық сыртқы сүзгі арқылы бөлінген, ол жарық сенсорының әрбір аймағына бір түсті ғана енгізуге мүмкіндік береді және түскен жарықтың үштен екісін босқа жұмсайды.
«Жарық сүзгіленген кезде кейбір ақпарат жоғалады, бірақ біздің дизайнымызбен мұны болдырмауға болады. Сондықтан, бұл жұмыс жоғарырақ кеңістіктік ажыратымдылыққа қол жеткізуге көмектесетін әлеуетті камераны анықтау әдісі болуы мүмкін деп ойлаймыз.
Зерттеушілердің айтуынша, жаңа құрылғылар перовскит материалдарын қолданудың арқасында жарықты сіңіру кезінде қуат өндіріп, батареясыз камера технологиясына жол ашады.
Пенн штатындағы докторлықтан кейінгі зерттеуші Луяо Чженнің айтуынша, «құрылғы құрылымы электр энергиясын өндіру үшін жарықты пайдаланатын күн батареяларына ұқсайды». «Сіз оған жарық түсірсеңіз, ол ток шығарады. Бұл ақпаратты жарықтан жинау үшін бізге көзіміз сияқты энергияны пайдаланудың қажеті жоқ.
Осы зерттеулердің нәтижесінде жасанды тордың биотехнологиясында одан әрі прогреске қол жеткізуге болады. Зерттеушілердің пікірінше, бұл техникаға негізделген құрылғылар бір күні көру қабілетін қалпына келтіру үшін көзіміздегі зақымдалған немесе өлі жасушаларды ауыстыру үшін қолданылуы мүмкін.
Зерттеушілер Science Advances журналында ашылымдар перовскит тар жолақты фотодетекторлық құрылғыларды, материалдар синтезінен құрылғы дизайны мен жүйелерді инновациялауға дейінгі көптеген маңызды жетістіктерді көрсетеді деп жазады.
Перовскиттер – жарық түскен кезде электрон-тесік жұптарын түзетін жартылай өткізгіштер. Электр тогы осы электрондар мен саңылауларды қарама-қарсы бағытта жіберу арқылы пайда болады.
Осы зерттеудің жұқа қабықшалы перовскиттерінде саңылаулар материал арқылы электрондарға қарағанда жылдамырақ өтеді, оларда электронды тесіктерді тасымалдауда айтарлықтай тұрақсыздық бар. Тұрақсыз перовскиттерде архитектураны немесе қабаттардың қалай жиналатынын реттей отырып, зерттеушілер материалдардың тар жолақты фотодетекторлар ретінде жұмыс істеуіне мүмкіндік беретін қасиеттерді пайдалана алатынын анықтады.
Бұл материалдар сенсорлық массив жасау үшін пайдаланылды және аппарат арқылы кескінді жарықтандыру үшін проектор қолданылды. Сигналдарды өңдеу және кескінді қайта құру үшін қызыл, жасыл және көк қабаттардағы деректер үш ішкі деңгейлі нейроморфтық алгоритмге енгізілді. Нейроморфтық алгоритмдер деп аталатын есептеу технологиясының бір түрі адам миының жұмысына еліктеуге бағытталған.
Ванг олар деректерді өңдеудің әртүрлі әдістерін қолданып көргендерін қосты. «Біз үш түсті қабат сигналдарын тікелей біріктіруге тырыстық, бірақ нәтиже анық болмады. Дегенмен, біз бұл нейроморфтық өңдеуді қолданғанда, кескін түпнұсқаға көбірек ұқсайды.
Бағдарламаның адамның тор қабығында орналасқан нейрондық желіге ұқсас екенін айтқан зерттеушілер, олардың нәтижелері осы нейрондық желілердің көру үшін маңыздылығына жаңа жарық түсіруі мүмкін екенін айтты.
Вангтың айтуынша, біздің құрылғымызды және осы әдісті біріктіру арқылы біз нейрондық желі мүмкіндігінің адам көзіндегі визуалды өңдеуде шешуші рөл атқаратынын көрсете аламыз.
Дереккөз: techxplore.com/news
Günceleme: 13/05/2023 21:58