研究人員展示了一款新型智能光子傳感計算芯片，該芯片可在納秒內(nèi)處理、傳輸和重建場景圖像。這一進展為超高速圖像處理打開了大門，可為自動駕駛、工業(yè)檢測和機器人視覺等機器視覺應(yīng)用的邊緣智能帶來益處。
邊緣計算是在本地設(shè)備上執(zhí)行圖像處理和分析等密集型計算任務(wù)，通過添加人工智能 (AI) 驅(qū)動的分析和決策，正在發(fā)展成為邊緣智能。
中國清華大學(xué)研究團隊負責(zé)人呂芳表示：“由于需要進行光電轉(zhuǎn)換，目前自動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。”
“我們的新芯片可以在短短幾納秒內(nèi)完成所有這些過程，只需將它們?nèi)勘Ａ粼诠鈱W(xué)域中。這可以大大增強甚至取代傳統(tǒng)的傳感器采集架構(gòu)，然后再進行 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)并行計算陣列 (OPCA) 芯片。他們展示了 OPCA 的處理帶寬高達一千億像素，響應(yīng)時間僅為 6 納秒，比目前的方法快了約六個數(shù)量級。他們還利用該芯片創(chuàng)建了一個集成圖像感知、計算和重建的光學(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)檢測中處理復(fù)雜場景的效率，并有助于將智能機器人技術(shù)提升到更高的認知智能水平，”論文共同第一作者吳偉表示。“我們認為它還可以徹底改變邊緣智能。”
新型智能光學(xué)計算陣列 (OPCA) 芯片通過在一個芯片上集成傳感和計算功能，實現(xiàn)端到端圖像處理、傳輸和重建。
機器視覺使用攝像頭、圖像傳感器、照明和計算機算法來捕捉、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。然后，這些信號通過光纖傳輸，以進行長距離數(shù)據(jù)傳輸和下游任務(wù)。
然而，光電信號頻繁轉(zhuǎn)換以及電子處理器的有限進步成為提高機器視覺速度和處理能力的重大限制。
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