В Penn State University разработали сенсор по принципу сетчатки глаза для систем машинного зрения

Исследователи из Penn State University представили светочувствительный электронный сенсор, который умеет сам менять чувствительность к свету в реальном времени и не требует внешнего управления. Разработка повторяет принцип работы человеческой сетчатки и нацелена на решение одной из трудных задач компьютерного зрения, резких перепадов освещения. Именно из‑за них камеры в роботах и беспилотных автомобилях нередко ошибаются. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

В основе устройства лежит фотомемристор, элемент, который реагирует на свет и одновременно сохраняет информацию о предыдущих воздействиях. Конструкция объединяет два материала: проводящий полимерный слой с гелеобразными свойствами и диоксид титана. Когда на устройство попадает свет, диоксид титана генерирует электрический ток, после чего полимер начинает поглощать или выделять воду в зависимости от уровня освещённости. За счёт этого чувствительность сенсора автоматически подстраивается под окружающую среду.

Чтобы проверить технологию, учёные собрали матрицу из 16 сенсоров размером 4×4 и подключили её к нейронной сети, получив простую систему машинного зрения. Она проходила тест на распознавание светящейся буквы F при постоянно меняющейся яркости. После 7 циклов обучения установка показала точность более 95% даже в сложных условиях освещения. Размер одного фотомемристора около половины миллиметра, такие элементы можно объединять в более крупные массивы. Авторы также подали предварительную патентную заявку и планируют создать мультимодальную систему, она сможет обрабатывать не только визуальную информацию, но и данные о прикосновениях.