人眼作为视觉信息获取的重要介质,其复杂精密的生理结构一直是科学家学习和仿制的对象。如今,美国一研究团队通过研发出一种仿人眼的新型光电探测器和神经算法,成功实现了清晰图像的捕捉和重构,这一重大突破为视力损伤者带来重要希望,也是人工视网膜技术发展的一大里程碑。
美国宾夕法尼亚州立大学科学家从大自然中汲取灵感，开发出一种新设备，可通过模仿人眼中的红、绿、蓝光感受器和神经网络来生成图像。他们用模仿人类视锥细胞的窄带钙钛矿光电探测器创建了一个新的传感器阵列，并将其连接到模仿人类神经网络的神经形态算法，以处理信息并生成高保真图像。研究发表在最新一期《科学进展》上。
科学家们用模仿人类视锥细胞的窄带钙钛矿光电探测器创建了一个新的传感器阵列，并将其连接到模仿人类神经网络的神经形态算法，以处理信息并生成高保真图像。
图片来源：Kai Wang/《科学进展》
医疗器械制造展自2016年起布局医疗电子，从最初的电子部件、电机&传动控制展区到2021年首开的高端医疗设备设计与制造专区，涵盖电子部件、电机&传动控制，芯片传感，连接器线束，电源电机和光学组件等展品。
相机中的硅光电探测器可吸收光线但不区分颜色。外部过滤器可以将红色、绿色和蓝色分开，但过滤器只允许一种颜色到达光传感器的每个部分，浪费了2/3的入射光。
此次研究团队创造了具有严重不平衡电子空穴传输的薄膜钙钛矿，通过操纵不平衡钙钛矿的结构，或者层的堆叠方式，创建了一个传感器阵列，并使用投影仪通过设备投射图像。在红色、绿色和蓝色层中收集的信息，都被输入到三子层神经形态算法中，这是一种模拟人脑运作的计算技术，可用于信号处理和图像重建。
使用了钙钛矿材料的新设备，在吸收光线时会产生能量，这意味着其打开了无电池相机技术的大门——该器件结构类似于利用光发电的太阳能电池，一旦用光照射它，它就会产生电流，所以就像人类眼睛一样，不需要施加能量就能从光中捕捉信息。
这项研究还可能引发人工视网膜生物技术的进一步发展。由于该算法模拟了人类视网膜中的神经网络，基于这项技术的设备，有朝一日可替代人类眼中死亡或受损的细胞，从而恢复视力。
视觉系统非常复杂，人类能欣赏到自然之美是一种幸运。因为感知和处理机制的不同，我们和地球上其它生物看到的世界并不一样；甚至，人与人之间对颜色细微差异的分辨能力也有所差异。此次，科研人员通过模仿人眼中的感受器和神经网络来生成图像，由于使用了新材料，这种设备在感受到光的同时就能产生电流，这也是对相机的革新。更令人振奋的是，该研究或许能推动人工视网膜生物技术的发展。未来，即使神经细胞受损，人也能通过模拟看到花花世界。
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文章来源：科技日报