澳洲的研究人員開發了一款神經形態視覺晶片，能夠在單一裝置中進行視覺信息的捕捉、處理及儲存，模仿人類眼睛與大腦的協同工作。這款小型晶片是使用摻雜氧化銦製造，旨在減少對外部處理器的依賴，並在自動化系統等應用中實現更快的決策。該項目由皇家墨爾本理工大學(RMIT University)的工程師主導，並得到了迪肯大學(Deakin University)及墨爾本大學(University of Melbourne)的支持。
團隊表示，這款裝置將感測、處理和記憶功能集成於一個平台中，消除了通常會減慢機器視覺系統的獨立硬件組件。與傳統的成像系統不同，這款新晶片在光線被檢測的地方直接進行計算，而不是將數據捕捉後送往外部處理器。
其感測層的厚度是人類頭髮的千分之一，經過專門設計以響應光線並長時間保持信息，使其功能更類似於生物視覺系統。研究人員表示，這種集成方法可以減少能源消耗，並提高在實時環境中的響應速度。該裝置使用紫外光進行測試，團隊目前正致力於擴展其在可見光和紅外光下的能力，以便於更廣泛的應用。
晶片模仿人類視覺系統運作
這款晶片的設計旨在模仿人類眼睛捕捉光線的方式，以及大腦處理和儲存視覺信息的過程。它在單一平台上執行多項任務，包括感測進入的光線、處理信號以及儲存視覺信息以供日後使用。團隊負責人蘇米特·瓦利亞教授(Sumeet Walia)表示，該項目的目標是消除在不同系統之間傳輸數據所帶來的延遲與能耗。
「我們的發明使實時決策成為可能，因為它不需要處理大量不相關的數據，也不會因數據傳輸到獨立處理器而受到阻礙。」
該裝置還顯示出能夠在較長時間內保持視覺信息，而不需要頻繁的電氣刷新信號，這樣能降低能源使用並提高效率。
首位作者暨 RMIT 博士研究生艾尚妮·馬祖姆德(Aishani Mazumder)指出，該系統的靈感來源於大腦的信息處理方式。「神經形態視覺系統旨在使用與人腦相似的類比處理，相較於當前技術，這可以大幅減少執行複雜視覺任務所需的能量。」
面向自動化機器的應用潛力
研究人員表示，這項技術可以應用於自駕車、自動化機器人及運行於危險環境的監控系統。可能的應用包括車輛中的物體識別、在偏遠或危險區域的檢測系統，以及用於法醫和工業檢查的先進成像技術。由於該晶片將多項功能集成於單一元件中，因此也能支持長期的自動化運作，而無需重型計算基礎設施。團隊表示，這使其適用於需要快速適應變化環境的系統。
該裝置模仿了視網膜捕捉整幅圖像的能力，以及大腦解釋和儲存圖像的能力，實現了一種更為緊湊和高效的機器視覺方法。研究人員相信，這最終可能導致能夠隨著經驗而不斷改進的視覺系統，類似於生物系統。該團隊使用了 RMIT 大學的專業納米製造及顯微鏡設施，並得到了澳大利亞研究委員會(Australian Research Council)及國家計算基礎設施(National Computational Infrastructure)的支持。
該研究成果已發表於《高級功能材料》(Advanced Functional Materials)期刊上。
