Цей маленький прозорий чип перетворює дешевий смартфон на камеру професійного рівня

Деталі розробки

Експериментальний двовимірний напівпровідник може використовувати силу навколишнього світла, щоб слугувати "розумним фільтром" і значно покращити якість фотографій, зроблених дешевими камерами. Платформа розміром 0,4 на 0,4 дюйма (1 на 1 сантиметр) виготовлена з масиву 100 на 100 пікселів, товщина якого складає лише кілька атомів, тобто чип є прозорим.

Кожен із 10 000 пікселів у фільтрі є "оптоелектронним нейроном" – так вчені назвали створену ними структуру. Кожна структура складається з прозорого фототранзистора, який перетворює частинки світла в електрони, і рідкокристалічного модулятора, який утворює шар, коли всі пікселі об'єднані. Цей шар потім був підключений до масиву електродів.

Ця візуальна обчислювальна платформа реагує на навколишнє світло та регулює пікселі, роблячи їх частково прозорими або непрозорими, щоб вибірково зменшити яскраві плями або відблиски. В експериментах учені поєднали камеру смартфона з фільтром, щоб зменшити відблиски на зображеннях, зроблених за допомогою камери смартфона.

За словами дослідників, ця технологія не лише відкриває шлях до більш якісних зображень зі смартфонів, але й може бути використана в системах зондування і виявлення, наприклад, в автономних транспортних засобах, або для пошуку крихітних дефектів на складальних лініях роботів. Для пересічного споживача вони коштують надто дорого, а тому зможуть використовуватися в наукових та промислових умовах.

Недорогий пристрій розміром у пару сантиметрів може змусити малопотужну камеру працювати як камера надвисокої роздільної здатності,
– каже співавтор дослідження Айдоган Озджан, професор електротехніки та комп'ютерної інженерії в Каліфорнійському університеті в Лос-Анджелесі.

Вчені пояснюють свою технологію: відео англійською

Обчислення на основі світла — це нова галузь, у якій проводиться багато експериментів, що створюють прототипи пристроїв і мікросхем. Наприклад, нещодавно вчені запропонували процесор на світлі, який може забезпечити роботу надрозумної системи штучного інтелекту. Інша команда нещодавно запропонувала подібний чіп, який можна вмонтувати в існуючі компоненти, щоб пришвидшити навчання ШІ.

Але для роботи обчислень на основі світла зазвичай потрібні потужні інфрачервоні лазери. Вони працюють у вузькому діапазоні електромагнітного спектра і з часом поглинають світло, що може сповільнити час обробки даних. Альтернативою є використання енергоефективних матеріалів, які можуть поглинати багато світла, але марні в тих сферах, де потрібна прозорість — наприклад, у фотографії — через їхню надто велику товщину.

Різниця між попередніми розробками і цим новим "розумним фільтром" полягає в тому, що він працює на малопотужному навколишньому світлі, яке можна знайти будь-де, замість потужних лазерів, і використовує 2D прозорий напівпровідниковий матеріал.