Сегодня 24 сентября 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → светофильтр

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.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Valve сделала магазин Steam более динамичным и персонализированным — переработанное меню вышло из «беты» 55 мин.
YouTube объявил амнистию для блогеров, заблокированных за фейки о COVID-19 и выборах 2 ч.
Японский Amazon рассекретил дату выхода Nioh 3 до официального анонса 2 ч.
«Google Фото» теперь редактирует снимки по голосовым командам — функция вышла за пределы Pixel 4 ч.
Yakuza Kiwami 3 выйдет с переводом на русский и сюжетным дополнением про главного злодея — дата релиза и первый трейлер ремейка Yakuza 3 5 ч.
Китайский пользователь первым в истории Steam собрал на аккаунте более 40 000 игр 15 ч.
ChatGPT обманом заставили пройти CAPTCHA — интернет могут наводнить фейковые публикации от ИИ 15 ч.
«Google Документы» получат дизайн с стиле Material 3 Expressive и новые фильтры поиска 16 ч.
Голосовой ИИ-помощник Gemini Live поможет в прохождении игр на Android 17 ч.
В WhatsApp встроили бесплатный переводчик сообщений, в том числе на русский 17 ч.
Raspberry Pi готовит вычислительный модуль CM0 с поддержкой Wi-Fi 4 и Bluetooth 4.2 LE 11 мин.
На краю Солнечной системы засекли вероятный взрыв первичной чёрной дыры — это приблизит учёных к пониманию тёмной материи 44 мин.
Гигаватт в неделю: OpenAI задумала развернуть крупнейшее производство ИИ-инфраструктуры 56 мин.
Samsung вернулась в гонку за рынок памяти для ИИ — её доля на рынке HBM превысит 30 % в следующем году 2 ч.
В России поступили в продажу смартфоны Infinix HOT 60 Pro и HOT 60 Pro+ по цене от 12 990 рублей 2 ч.
OpenAI, Oracle и SoftBank построят в США ещё пять ИИ ЦОД для проекта Stargate 2 ч.
В MIT создали магнитный транзистор с памятью — на порядок мощнее всех существующих 2 ч.
iFixit показала внутреннее устройство iPhone 17 Pro и высоко оценила его ремонтопригодность 2 ч.
Luckfox представила PicoKVM — миниатюрный IP-KVM с сенсорным дисплеем и ИИ-блоком 3 ч.
Представлена 360-градусная экшн-камера GoPro Max2 с «настоящим 8К» за $500 3 ч.