Сегодня 20 мая 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 🔥
Франция запретила основателю Telegram Павлу Дурову поездку в США 5 мин.
Netflix анонсировала «эпичный, уморительный и чуть более чем безумный» анимационный сериал по Clash of Clans и Clash Royale — первые детали 26 мин.
MIND Software анонсировала отечественную программно определяемую СХД MIND uStor 49 мин.
Microsoft добавила в «Проводник» ИИ-действия 2 ч.
«Это не ремастер. Это возвращение домой»: первый трейлер Syberia Remastered отправил фанатов в путешествие по волнам ностальгии 2 ч.
Россия оштрафовала Telegram на 2,8 миллиона рублей 3 ч.
Сотрудник Microsoft попытался сорвать выступление главы компании по политическим мотивам 5 ч.
Apple разрешила Spotify продавать аудиокниги в обход App Store и его комиссий 5 ч.
Конец цифрового насилия: Трамп ввёл уголовную ответственность за интимные дипфейки 7 ч.
Переосмысление классического аркадного шутера Atari приготовилось к запуску — дата выхода и новый трейлер Missile Command Delta 7 ч.
Россия потратит 4,5 трлн рублей на космос за 10 лет — при этом планируется экономить 6 мин.
Cherry представила первый индукционный переключатель IK с нулевым износом и механические MX Honey, MX Blossom и MX Falcon 10 мин.
Ровер NASA Perseverance показал восход Деймоса перед рассветом на Марсе 24 мин.
Планы Honda по полной электрификации рухнули: теперь ставка на гибриды 35 мин.
«Народные» видеокарты GeForce RTX 5060 поступили в продажу в России — от 39 999 рублей 2 ч.
Gigabyte показала низкопрофильную версию GeForce RTX 5060 с тройкой вентиляторов 2 ч.
MSI представила компактную оверклокерскую плату MPOWER B850E и совсем маленькую MPG X870I EDGE TI WiFi 2 ч.
Репортаж со стенда ASUS на выставке Computex 2025: передовые мониторы, компьютеры и периферия для геймеров 3 ч.
Иначе не справиться: AWS заявила, что Великобритании необходимо больше АЭС для ИИ ЦОД 3 ч.
Cooler Master представила первые кулеры на трезубых тепловых трубках 3 ч.