為搶抓人工智能發(fā)展的重大戰(zhàn)略機(jī)遇，我國在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中明確指出要大力開展具有成像功能的類腦視覺傳感技術(shù)研究。神經(jīng)形態(tài)類腦視覺硬件作為具有光信息感知、信息處理、信息存儲(chǔ)、邏輯思維和判斷功能的新型器件，是構(gòu)建類腦視覺感知和實(shí)現(xiàn)超低功耗類腦存算的核心部件，在人工智能、機(jī)器視覺、智能家居、自動(dòng)駕駛、工業(yè)檢測、生物醫(yī)學(xué)成像及智慧健康等領(lǐng)域呈現(xiàn)出巨大發(fā)展?jié)摿Α鹘y(tǒng)神經(jīng)形態(tài)視覺系統(tǒng)通過將傳感單元、存儲(chǔ)單元和計(jì)算單元集成，能夠?qū)崿F(xiàn)對外部環(huán)境視覺信息的有效獲取與處理，但是也存在感存算分離引起的信息冗余、功耗過大與效率不足等挑戰(zhàn)。相較于傳統(tǒng)人造類腦視覺技術(shù)，先進(jìn)生物類腦視覺系統(tǒng)具有超低功耗、寬譜響應(yīng)、并行處理、自適應(yīng)性、移植修復(fù)、高共形性等優(yōu)勢賦予仿生類腦視覺的無限遐想。因此，如何發(fā)展具有生物類腦視覺能力的高能效仿生眼已成為該領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一。
近日，在我校柔性電子基礎(chǔ)學(xué)科研究中心的支持下，西北工業(yè)大學(xué)柔性電子基礎(chǔ)科學(xué)中心黃維院士與南京工業(yè)大學(xué)劉舉慶教授、劉正東副教授合作報(bào)道了一種基于離子凝膠異質(zhì)結(jié)光感受器的生物眼啟發(fā)型自驅(qū)動(dòng)視網(wǎng)膜形態(tài)眼（SHR-E）。它具有寬光譜感知（365至970 nm）、寬視場（180°）和光突觸（雙脈沖異化指數(shù)為153%）行為，能夠?qū)崿F(xiàn)生物視覺系統(tǒng)的光學(xué)成像和運(yùn)動(dòng)跟蹤功能。重要的是，該仿生眼以離子為信號傳輸?shù)拿浇椋c生物體中信號傳遞的方式相似，從而實(shí)現(xiàn)了無需要外部能量輸入的寬視場探測和高效的視覺信號處理。值得指出的是，由于離子凝膠本征具有的自愈合性，該仿生視網(wǎng)膜具備了移植修復(fù)能力，通過替換功能失調(diào)的光感受器，實(shí)現(xiàn)視網(wǎng)膜的移植修復(fù)，進(jìn)而恢復(fù)視覺功能。此外，其出色共形能力使其能夠輕松貼合任意幾何形狀，為未來在復(fù)雜多場景中的應(yīng)用提供了無限可能。該研究工作不僅為人工視覺系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的方向，也為生物電子學(xué)和類腦視覺領(lǐng)域的深入探索奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)研究工作以“A bionic self-driven retinomorphic eye with ionogel photosynaptic retina”為題發(fā)表在國際著名期刊Nature Communications（《自然?通訊》）上。
該工作得到了國家自然科學(xué)基金、江蘇省特聘教授等項(xiàng)目的支持。
原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47374-6.
（文字：柔性電子研究院；審核：王學(xué)文）
