Этот крошечный сенсор может помочь автономным автомобилям и роботам лучше видеть в темноте.

      Исследователи Пенсильванского государственного университета разработали фотомемристор, адаптирующийся к свету, смоделированный по образцу человеческого глаза, который достигает более 95% визуальной точности в изменяющихся условиях освещения.

      Исследователи Пенсильванского государственного университета разработали компонент сенсора, адаптирующийся к свету, который может сделать камеры автономных транспортных средств и роботов гораздо более надежными в условиях изменяющегося освещения. Работа, опубликованная в понедельник в журнале Nature Communications, напрямую заимствует идеи из того, как человеческий глаз настраивается между яркими и темными условиями.

      Биология как чертеж

      Современные камеры в беспилотных автомобилях настроены на постоянное освещение, что означает, что точность снижается, когда условия быстро меняются, например, при переходе с темной дороги на встречные фары. Команда из Пенсильванского государственного университета, возглавляемая профессором инженерии Ларри Ченгом, обратилась к системе палочек и колбочек глаза для поиска решения. В глазу палочки содержат пигменты, которые обесцвечиваются при ярком свете и постепенно восстанавливаются в темноте, позволяя глазу постоянно перенастраивать свою чувствительность.

      Исследователи воспроизвели эту динамику в новом типе фотомемристора, крошечного сенсора, который захватывает свет и преобразует его в электрические данные. Их конструкция использует два материала: проводящий гелеподобный полимер и оксид титана. Когда свет попадает на оксид титана, он генерирует ток, который заставляет полимер поглощать или выделять воду в зависимости от яркости, эффективно саморегулируя чувствительность в реальном времени.

      95% точности в смешанном свете

      Чтобы протестировать конструкцию, команда создала массив из 4×4 сенсоров и соединила его с нейронной сетью, создав базовую систему машинного зрения. Они провели тест на основе стандартной таблицы для проверки зрения, прося систему идентифицировать светодиодную букву "F" на фоне, настроенном на колеблющиеся уровни яркости. После семи циклов обучения система достигла более 95% точности в условиях смешанного освещения.

      Каждый сенсор имеет всего полмиллиметра в диаметре, и Ченг говорит, что отдельные единицы могут быть соединены в более крупные массивы для обнаружения более широких визуальных паттернов без изменения физического размера каждого компонента.

      Помимо автономных транспортных средств, команда видит потенциальные приложения в робототехнике на фабриках и, в дальнейшем, в вспомогательных технологиях для людей с нарушениями зрения. Заявка на временный патент была подана, а следующие шаги включают расширение сенсоров в многомодульную систему, способную одновременно обрабатывать как визуальные, так и тактильные данные.

      Фотомемристор пополнил растущий список инноваций сенсоров, направленных на улучшение надежности автономных транспортных средств, включая компактный радар, разработанный в Университете Райса ранее в этом году.