纳米打印高神经元密度光学线性感知器在CMOS芯片上执行近红外推理

今天，机器学习渗透到日常生活中，每天有数百万用户通过面部识别或在机场和火车站通过人工智能自动安全检查来解锁手机。由于传感器收集光学信息并将其提供给计算机中的神经网络，因此这些任务成为可能。

科学家展示了一种新的纳米级 AI光路，经过训练可以以光速执行无动力全光推理，以增强身份验证解决方案。该系统将智能光学设备与成像传感器相结合，轻松完成复杂的功能，实现相当于人脑1/400的神经密度和比电子处理器高10多个数量级的计算能力。

想象一下，让日常设备中的传感器能够在没有计算机的情况下执行人工智能功能——就像给它们戴上眼镜一样简单。由工程院外籍院士顾敏教授领衔的上海科技大学研究团队开发的集成全息感知器，可以让这成为现实。未来，其神经密度有望达到人脑的10倍。

这个怎么运作

传统上，视觉信息被转换为电子信息，然后由耗能硬件进行处理。顾教授团队开发的技术跳过了这个翻译步骤，直接处理光学信息，不使用任何电源。

已发表论文的第一作者、顾教授团队的主要成员 Elena Goi 表示，最先进的纳米加工使光学信息的处理成为可能。

“通过采用高精度 3-D 纳米加工技术，我们能够将 AI 光学元件添加到行业标准的成像传感器中。这相当于将定制的、特定任务的智能眼镜放在成像传感器上，后者处理传入的光学信息在它被发现之前。”

影响

研究人员使用最先进的激光 3D 纳米打印技术制造了神经元密度超过每平方厘米 5 亿个神经元的光学感知器。这些智能光学元件的纳米级特征尺寸将纳米印刷解密器的计算能力上限推到了 400 ExaFLOPS(10 18 FLOPS，每秒浮动操作)，与之前相比，每秒操作数增加了五个数量级。集成光子硬件。

Goi 说，通过将感知器直接打印在 CMOS 成像芯片上，可以实现 AI 光路，它不仅优于当前的光学方法，而且显示出在安全检查、医疗诊断、自动驾驶等广泛领域的应用潜力。驾驶、卫星图像处理等。

据顾教授介绍，这项技术将使一个全新的节能、支持人工智能的边缘设备系列用于处理光学信息。这对于能源消耗至关重要或数据连接受限的应用尤为重要，例如偏远地区的智能传感设备或长期部署的智能传感器。

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