Un appareil inspiré de la rétine qui peut détecter et détecter les mouvements dans l’environnement


Un appareil inspiré de la rétine qui peut détecter et détecter les mouvements dans l'environnement

Illustration de la méthode de de mouvement basée sur le calcul différentiel inter-trame. (1) Tout d’abord, l’équipe a développé dispositifs rétinomorphes avec une photoconductivité positive et négative non volatile, et a enregistré expérimentalement les paramètres de réponse positifs et négatifs des dispositifs ; (2) les paramètres du dispositif sont utilisés pour construire m × n matrices de photoconductivité positive et négative. Et nous définissons un intervalle de temps approprié ∆t basé sur le modèle de mouvement des chariots et extrayons les deux trames (t1, t1 + ∆t) dans l’intervalle ∆t. Les m × n pixels de la trame précédente sont multipliés par la matrice de mappage négative et stockés en raison de la mémoire de photoconductivité non volatile. Les m × n pixels de cette dernière image sont multipliés par la matrice de mappage positive et le résultat stocké est additionné à l’image précédente ; (3) après avoir obtenu la somme intertrame, une fonction d’activation d’étape est définie pour aider à distinguer les sommées. Enfin, les pixels classés ont été réarrangés dans une séquence pour créer l’image reconnue par Python. Etant donné que les pixels sous des trames variables sont différents lorsque le chariot est en mouvement, ils sont distinguables après multiplication et sommation avec les matrices de photoconductivité positive et négative. Source : Zhang et al.

Les appareils capables de détecter et de détecter automatiquement des objets en mouvement ont de nombreuses utilisations utiles, telles que l’amélioration de la surveillance environnementale à distance. La plupart des technologies existantes pour la détection et la détection de mouvement (MDR) sont basées sur des capteurs d’images fabriqués à partir de semi-conducteurs à oxyde métallique complémentaire (CMOS). Par rapport à la rétine humaine, ces systèmes sont souvent encombrants et inefficaces car ils nécessitent plusieurs composants matériels pour capturer, stocker et traiter les images.

Des chercheurs de l’Université de Fudan et de l’Académie chinoise des sciences ont récemment développé un nouvel bidimensionnel (2D), inspiré de la rétine humaine, capable de détecter les , de stocker et d’analyser les données de mouvement. Cet appareil tout-en-un présenté dans un Nanotechnologie naturelle, est beaucoup moins encombrant que les dispositifs de détection de mouvement existants, mais peut détecter des objets en mouvement avec une grande précision.

« Tout d’abord, nous avons conçu la structure spécifique qui avait une nouvelle fonction de stockage de photos positives et négatives », a déclaré Peng Zhou, l’un des chercheurs qui a mené l’étude, à Phys.org. « Après avoir communiqué avec un professeur spécialisé en vision artificielle, nous avons découvert le point commun entre la structure et le rétinien et avons commencé à concevoir et à rechercher des fonctions de vision artificielle telles que la détection de mouvement et la détection de contour. »

Zhou et ses collègues ont entrepris de développer un appareil capable de détecter la lumière, de stocker des données et d’effectuer des calculs à l’aide de matériel ayant la forme de la rétine humaine. L’objectif global de leur travail était la détection et la détection de mouvement avec un appareil plus simple et plus léger qui utilise moins d’énergie.

« L’appareil tout-en-un que nous avons développé possède deux modes différents basés sur les différents supports stockés, chacun correspondant à une réponse optique positive et négative », a expliqué Zhou. « Par conséquent, il peut produire une sortie non volatile antagoniste positive / négative sous éclairage. L’intégration de la perception, de la mémoire et de l’ordinateur est similaire au mode du réseau rétinien humain. »

Étant donné que l’appareil développé par Zhou et ses collègues ressemble en partie à la rétine humaine, l’équipe a évalué sa capacité à exécuter certaines des fonctions de la rétine, notamment la détection des mouvements et des contours. Notamment, ils ont découvert qu’un réseau de neurones artificiels fonctionnant sur l’appareil inspiré de la rétine peut détecter des objets en mouvement avec une précision nettement supérieure à celle des algorithmes exécutés sur d’autres appareils.

« Les précédents dispositifs inspirés de la rétine ne montraient que des réponses optiques et ne pouvaient pas les stocker efficacement, empêchant les calculs dans le domaine temporel pour les cibles en mouvement », a déclaré Zhou. « Les dispositifs rétino-morphes tout-en-un que nous proposons ont une photoconductivité positive et négative bipolaire non volatile qui permet un traitement de différence de temps sans précédent et peut donc être appliqué à la fois aux cibles mobiles et aux images statiques. »

Les chercheurs ont déjà utilisé leur conception pour créer un prototype du dispositif rétinomorphe. À l’avenir, cet appareil pourrait être utilisé pour surveiller à distance une grande variété d’environnements, ou il pourrait être intégré à des robots pour améliorer leurs capacités de détection et de détection de mouvement.

« Nous avons étendu les fonctionnalités et les applications des appareils inspirés de la rétine avec des matériaux 2D et fourni des démonstrations de prototypes pour l’intégration de capteurs, de mémoire et d’ordinateurs », a ajouté Zhou. « Nous prévoyons maintenant d’utiliser l’appareil que nous avons créé comme modèle pour créer un système de réseau matériel. Nous travaillons actuellement à la recherche de processus système 2D et à la mise en place d’une plateforme de test. »


Développement d’un appareil de vision artificielle qui peut imiter les illusions d’optique humaines


Plus d’information:
Zhenhan Zhang et al., Dispositif matériel tout-en-un rétinomorphe bidimensionnel pour la détection et la détection de mouvement, Nanotechnologie naturelle (2021). DOI : 10.1038 / s41565-021-01003-1

© 2021 Réseau Science X

Citation: Un appareil inspiré de la rétine qui peut détecter et détecter les mouvements dans l’environnement (2021, 30 novembre), consulté le 30 novembre 2021 à partir de https://phys.org/news/2021-11-retina-inspired-device-movements- environnement. html

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