Инженеры из Пенсильванского университета разработали устройство для захвата изображений на основе перовскитных элементов. Три вида «фоторецепторов» имитируют сетчатку глаза, а искусственная нейронная сеть обрабатывает полученные снимки.
Основа устройства — матрица датчиков из узкополосных перовскитных фотодетекторов, которые имитируют колбочки сетчатка глаза, соединенная с нейроморфным алгоритмом, имитирующим нейронную сеть, для обработки информации и получения изображений с высокой точностью.
Исследователи разработали перовскитные фотодетекторы, которые чувствительны только к одному из трех цветов — красному, синему или зеленому. Они улавливают световые волны с нужной длиной и преобразуют их в электрический сигнал. Собранные данные обрабатываются с помощью нейроморфных алгоритмов, которые позволяют восстановить изображение.
Иллюстрация работы человеческого глаза и перовскитных фотодетекторов. Изображение: Penn State
Фотодетекторы сделаны из тонкопленочных перовскитов с сильно несбалансированным электронно-дырочным транспортом. Это значит, что дырки движутся через материал быстрее, чем электроны. Управляя архитектурой материала (тем, как уложены слои) можно создавать компоненты с заданными свойствами.
Мы позаимствовали дизайн у природы — наши сетчатки содержат колбочки, чувствительные к красному, зеленому и синему свету, и нейронную сеть, которая начинает обрабатывать то, что мы видим, еще до того, как информация будет передана в наш мозг. Этот естественный процесс создает красочный мир, который мы можем видеть.
Кай Ван, соавтор исследования
Исследователи полагают, что новый вид датчиков можно использовать в качестве альтернативы фильтрам в современных камерах. Кремниевые датчики чувствительны ко всем частям спектра, поэтому перед ними устанавливаются световые фильтры, которые пропускают только определенные волны, но они же снижают четкость и чувствительность камеры.
Кроме того, технология открывает возможность для создания искусственной сетчатки для людей с нарушениями зрения. Поскольку перовскитные элементы вырабатывают электричество под воздействием фотонов света, такая поверхность не требует дополнительного источника питания и может функционировать автономно.
