Ke Chen von der Purdue University präsentiert ein Gerät für die Computerbildgebung, das nachahmt, wie Netzhautzellen Licht wahrnehmen. Herkömmliche Siliziumarchitektur hat die Computerbildgebung weit vorangetrieben, aber Forscher der Purdue University entwickeln eine alternative Methode – inspiriert von der Natur -, die angeblich die Grundlage einer künstlichen Netzhaut bildet. Das Gerät ist darauf ausgerichtet, Veränderungen wahrzunehmen und damit prinzipiell effizienter zu sein als die rechenintensiven digitalen Kamerasysteme, die beispielsweise in selbstfahrenden Autos und autonomen Robotern verwendet werden.
Die Forscher haben sich von der Lichtwahrnehmung in Netzhautzellen inspirieren lassen, indem sie ein Prototypgerät entwickelt haben, in dem Licht eine elektrochemische Reaktion auslöst. Diese Reaktion verstärkt sich nach wiederholter Lichteinwirkung allmählich und kontinuierlich und klingt langsam ab, wenn das Licht verschwindet. Diese “Lichterinnerung” könnte potenziell genutzt werden, um die Datenverarbeitung zur Interpretation einer bewegten Szene zu erleichtern. Das Team nennt das Gerät einen organischen elektrochemischen photonischen Synapsen und betont, dass es mehr dem menschlichen Sehsystem ähnelt und großes Potenzial als Grundlage für Geräte im Bereich der Mensch-Maschine-Schnittstellen hat.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Computer-Vision-Systemen, die Signale erstellen und die Daten zwischen Speicher und Verarbeitung transferieren müssen, vereint das von Mei entwickelte Gerät Lichtwahrnehmung, Licht-zu-Elektro-Signal-Transformation und lokale Speicherung und Datenverarbeitung. Derzeit verwenden robotische oder autonome Geräte die herkömmliche digitale Kamera als Grundlage für die Computerbildgebung. Der Ansatz von Mei ist im Vergleich zur Hochauflösung von Siliziumcomputern zwar relativ niedrig, eignet sich jedoch gut zum Erkennen von Bewegungen. Der Prototyp beherbergt 18.000 Transistoren auf einem 10 Zentimeter großen Chip und könnte durch eine Verringerung der Auflösung auf etwa 10 Mikrometer verbessert werden.
Mei und sein Team wandeln zunächst das Licht in einen Fluss geladener Atome, sogenannte Ionen, um, bevor sie es als elektrisches Signal weitergeben. In Zukunft könnten flexible Materialien verwendet werden, um eine Version herzustellen, die tragbar und sogar bioverträglich ist. Die Entwicklung wurde in Nature Photonics unter Unterstützung von Ambilight Inc. veröffentlicht. Mei hat seine Innovation dem Purdue Innovates Office of Technology Commercialization mitgeteilt, das Patente auf das geistige Eigentum beantragt hat. Industriepartner, die interessiert sind, die Innovation weiterzuentwickeln, sollten sich an Will Buchanan unter wdbuchanan@prf.org wenden.