研究人員展示了一款新型智能光子傳感計(jì)算芯片，該芯片可在納秒內(nèi)處理、傳輸和重建場(chǎng)景圖像。這一進(jìn)展為超高速圖像處理打開(kāi)了大門(mén)，可為自動(dòng)駕駛、工業(yè)檢測(cè)和機(jī)器人視覺(jué)等機(jī)器視覺(jué)應(yīng)用的邊緣智能帶來(lái)益處。
邊緣計(jì)算是在本地設(shè)備上執(zhí)行圖像處理和分析等密集型計(jì)算任務(wù)，通過(guò)添加人工智能 (AI) 驅(qū)動(dòng)的分析和決策，正在發(fā)展成為邊緣智能。
中國(guó)清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人呂芳表示：“由于需要進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，目前自動(dòng)駕駛等基于邊緣的任務(wù)的圖像捕獲、處理和分析速度被限制在毫秒級(jí)。”
“我們的新芯片可以在短短幾納秒內(nèi)完成所有這些過(guò)程，只需將它們?nèi)勘Ａ粼诠鈱W(xué)域中。這可以大大增強(qiáng)甚至取代傳統(tǒng)的傳感器采集架構(gòu)，然后再進(jìn)行 AI 后處理。”
在《Optica》雜志上，研究人員描述了這種新芯片，他們稱之為光學(xué)并行計(jì)算陣列 (OPCA) 芯片。他們展示了 OPCA 的處理帶寬高達(dá)一千億像素，響應(yīng)時(shí)間僅為 6 納秒，比目前的方法快了約六個(gè)數(shù)量級(jí)。他們還利用該芯片創(chuàng)建了一個(gè)集成圖像感知、計(jì)算和重建的光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
“該芯片和光學(xué)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以提高工業(yè)檢測(cè)中處理復(fù)雜場(chǎng)景的效率，并有助于將智能機(jī)器人技術(shù)提升到更高的認(rèn)知智能水平，”論文共同第一作者吳偉表示。“我們認(rèn)為它還可以徹底改變邊緣智能。”
新型智能光學(xué)計(jì)算陣列 (OPCA) 芯片通過(guò)在一個(gè)芯片上集成傳感和計(jì)算功能，實(shí)現(xiàn)端到端圖像處理、傳輸和重建。
機(jī)器視覺(jué)使用攝像頭、圖像傳感器、照明和計(jì)算機(jī)算法來(lái)捕捉、處理和分析圖像以完成特定任務(wù)，傳統(tǒng)上需要使用傳感器將光學(xué)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字電信號(hào)。然后，這些信號(hào)通過(guò)光纖傳輸，以進(jìn)行長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸和下游任務(wù)。
然而，光電信號(hào)頻繁轉(zhuǎn)換以及電子處理器的有限進(jìn)步成為提高機(jī)器視覺(jué)速度和處理能力的重大限制。
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