Сегодня 01 апреля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Ученые создали светофильтр на 2D-полупроводнике, который прокачал недорогую камеру и открыл новый путь к оптическим компьютерам

Команда исследователей из научного института NanoSystems при Калифорнийском университете Лос-Анджелеса разработала устройство, которое снижает блики на изображениях. Разработка в которой применяется технология двумерного полупроводника, может использовать окружающий свет в качестве передового «умного фильтра». Разработчики утверждают, что их фильтр помогает значительно повысить качество фотографий у недорогих камер.

 Источник изображений: UCLA

Источник изображений: UCLA

Созданное устройство размером 0,4 × 0,4 дюйма (1 × 1 сантиметр) оснащено ультратонким прозрачным чипом толщиной всего несколько атомов, в котором содержится массив пикселей размером 100 на 100.

«Недорогое устройство размером в пару сантиметров могло бы заставить маломощную камеру работать как камера сверхвысокого разрешения. Это значительно удешевило бы доступ к технологиям изображения и сканирования с высоким разрешением», — комментирует Айдоган Озджан (Aydogan Ozcan), профессор электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета Лос-Анджелеса и соавтор исследования. Подробности исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Команда исследователей стремилась найти материал с минимальным светопоглощением, но при этом способный генерировать сигнал, достаточный для обработки света. Объект исследования представляет собой прозрачную плоскость размером один квадратный сантиметр. В нём используется двумерный полупроводник, который представляет собой тонкую плёнку толщиной в несколько атомов. Из-за своей тонкости материал прозрачен, но тем не менее обладает свойствами, позволяющими проходящим через него фотонам эффективно контролировать электропроводность. Для функционирования 2D-полупроводника его подключили с помощью электродов к слою жидкого кристалла. Конечным продуктом оказался интеллектуальный светофильтр с разрешением 10 000 пикселей, который может быстро и избирательно затемняться нелинейным образом в ответ на широкополосное окружающее освещение.

По словам команды, каждый пиксель в составе фильтра может переходить от полной прозрачности к частичной прозрачности и полной непрозрачности. Примечательно, что для резкого изменения состояния требуется минимальное количество фотонов. Исследователи продемонстрировали работу своего изобретения с камерой смартфона, где он эффективно уменьшил блики на изображениях.

Помимо снижения бликов фотокамер технология имеет широкий потенциал применения в потребительских и промышленных задачах. Например, она может использоваться в продвинутых системах автономного распознавания транспортных средств и в камерах, которые могут идентифицировать одни объекты, скрывая другие, в шифровании изображений, а также для быстрого и точного выявления дефектов на роботизированных сборочных линиях.

Как отмечают исследователи, подобный фильтр имеет множество преимуществ. Например, он позволяет обрабатывать входящие изображения без необходимости их преобразования в цифровой сигнал, тем самым ускоряя получение результатов и минимизируя данные, отправляемые в облако для цифровой обработки и хранения.

Разработчики ожидают, что их технология в перспективе будет использоваться в недорогих камерах. Кроме того, она может способствовать развитию оптических компьютеров. Одной из ключевых проблем последних являлась сложность получения нелинейных откликов, имеющих решающее значение для генерации сигналов, не строго пропорциональных входному сигналу. Нелинейность в свою очередь имеет решающее значение для создания универсальных вычислительных систем, включая искусственный интеллект.

Находящиеся в разработке нелинейные материалы и устройства требуют значительного притока света для эффективной работы. Для удовлетворения этой потребности приходится полагаться на мощные лазеры, ограниченные узкой полосой электромагнитного спектра. В качестве альтернативы можно использовать материалы с низкой скоростью поглощения света, но это приводит к снижению скорости обработки. Кроме того, это требует применения энергоэффективных материалов, способных поглощать значительное количество света, но не пригодных для задач, в которых приоритет отдается светоэффективности или прозрачности.

Исследование специалистов Калифорнийского университета показало, что крошечный массив прозрачных пикселей может генерировать быструю, широкомасштабную и нелинейную реакцию на маломощный окружающий свет. «Актуальные решения в нелинейной оптике сильно отстают от того, что нам нужно для приложений визуальных вычислений. А нам нужны маломощные, широкополосные, с низкими потерями и быстрые нелинейности для оптических систем. Наша разработка помогает решить этот вопрос», — добавил Озджан.

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Вернулись к тому, с чего начинали: похоже, Blizzard готовится переименовать Overwatch 2 в Overwatch 5 ч.
Календарь релизов — 1–6 апреля: The Last of Us Part II Remastered на ПК и Steel Hunters 5 ч.
Новая игра по «Звёздным войнам» от бывших разработчиков XCOM выглядит как XCOM по «Звёздным войнам» — первые скриншоты 6 ч.
Apple выпустила iOS 18.4 с «Приоритетными уведомлениями» от ИИ и другими улучшениями 6 ч.
«Софтлайн» опубликовал аудированные итоги 2024 года, подтвердив увеличение прогноза на 2025 год 7 ч.
В «Google Презентациях» появился ИИ для генерации изображений Imagen 3 и другие инструменты для «потрясающих презентаций» 8 ч.
Amazon представила ИИ-агента Nova Act, который заменит человека в интернет-серфинге 10 ч.
Слухи: четыре известные корейские компании устроили борьбу за право создавать новые игры по StarCraft 10 ч.
Голливудские студии перенаправили монетизацию фейковых трейлеров на YouTube себе в карман 11 ч.
Франция оштрафовала Apple на €150 млн за ограничение таргетинга в iOS 11 ч.
Новая статья: Обзор смартфона HONOR Magic 7: зачем платить больше? 4 ч.
Zotac представила GeForce RTX 5070 Ti в компактной версии Solid SFF и белой Solid White 5 ч.
Micron предупредила о дальнейшем росте цен на DRAM и NAND, и обвинила в этом ИИ 6 ч.
Стартовали продажи игровых ноутбуков с Nvidia Blackwell — за мобильную RTX 5090 просят как минимум $4299 8 ч.
На рынке комплектующих для игровых ПК появился новый крупный игрок — HP расширила ассортимент геймерского бренда Omen 10 ч.
Acer представила 240-Гц игровые QD-OLED-мониторы Predator X27U X1 и Predator X32 X2 по цене от $600 10 ч.
Meta подписала соглашение с Sembcorp о поставке энергии плавучих солнечных генераторов в Сингапуре 10 ч.
Возврат к корням: Vantage Towers разместила базовые станции на деревянных столбах 11 ч.
Arm собралась руками Nvidia захватить половину рынка процессоров для дата-центров 12 ч.
Между Apple и Илоном Маском разгорелся конфликт из-за мобильной спутниковой связи 12 ч.