В Австралии создали электронный компьютерный глаз, который работает подобно человеческому и даже лучше

Сегодня компьютерное зрение строится на датчиках изображения и сложных алгоритмах для обработки собираемой ими информации. Зрение человека устроено иначе — оно ориентировано на энергетическую эффективность, что полезно перенести в сферу электроники. Это не прихоть, а насущная необходимость экономии ресурсов. Учёные из Австралии создали прототип электронного глаза, который работает подобно человеческому, и даже может сам обрабатывать увиденное.

Источник изображения: RMIT

Разработка относится к разряду нейроморфных вычислений. Она является аналоговой, а не цифровой. Обычное цифровое компьютерное зрение делает снимки кадр за кадром и затем обрабатывает их с помощью алгоритмов распознавания, затрачивая на процесс большое количество вычислительных ресурсов и энергии.

Глаз и нервная система человека (мозг) отслеживают движение в поле зрения, прежде всего оценивая контуры и траекторию перемещения объектов. Это позволяет практически мгновенно оценивать ситуацию и действовать по обстоятельствам. Такое умение стало бы ценным подспорьем для роботов и автопилотов транспортных средств. Работа учёных из Университета RMIT (Royal Melbourne Institute of Technology) позволила сделать шаг в этом направлении.

Исследователи воспользовались свойствами атомарно тонкого материала — дисульфида молибдена (MoS₂), способного образовывать дефекты в атомной структуре. Эти дефекты откликались на свет электрическим сигналом — подобно реакции нейронов в сетчатке глаза. Более того, заряд некоторое время сохранялся и мог участвовать в первичной обработке изображения прямо на месте — в самом чипе, имитирующем одновременно и глаз, и мозг. Проведённые исследования доказали, что материал вёл себя подобно базовым узлам LIF-нейронной спайковой сети (leaky integrate-and-fire, или, по-русски, «с утечкой, интеграцией и возбуждением»).

На взмахи руки перед ним экспериментальный чип реагировал подобно человеческой системе глаз—мозг. Для восприятия происходящего аналоговому кристаллу не требовались процессор и интерпретация сцены. В дальнейшем учёные намерены создать чип с увеличенным разрешением, однако они считают, что разработка станет дополнением к обычному цифровому зрению, а не его заменой — по крайней мере, в краткосрочной и среднесрочной перспективе.