機場和車站的安保人員不用守在大型安檢機旁工作，而是戴著輕便的智能眼鏡就能識別出海量的人臉信息，進行智能安全檢查，乘客們也不用擠在一起“刷臉”、“開箱”，這樣快捷簡便的場景令人期待。上海理工大學未來光學實驗室人工智能納米光子學中心顧敏院士團隊公布的最新研究成果，讓這一場景距離現實又近了一步。

3日，顧敏院士團隊在《光：科學與應用》(Light: Scienceand applications)雜志上發表高水平論文“CMOS集成納米打印高神經元密度近紅外推理感知器”(Nanoprinted high-neuron-density optical linear perceptrons performing near-infrared inference on a CMOS chip)，在納米加工技術領域提出了全光推理全息納米結構研究方案。

快速、高效節能的功能性光電器件可以應用于安全檢查、醫療影像、智能駕駛、藝術品鑒賞和衛星圖像處理等領域，與現有解決方案相比，其占用空間更小，能耗更低、成本更低。

如今，通過人臉識別解鎖智能手機已是生活日常，然而大眾很少會了解這背后是一個耗時耗能的過程：首先由傳感器收集人臉光學信息并將其發送到計算機中的神經網絡，視覺信息通過電子硬件轉化為電子信息后再顯示畫面信息。而顧敏團隊創新研究出一種緊湊型光學衍射神經網絡的新概念，這種光學衍射神經網絡可以進行全光推理并可與商用CMOS圖像傳感器直接集成。也就是說，這一技術省略了傳統的由光到電的轉換過程，讓光學信息處理直接在光域內完成。

“我們利用納米打印的可見光和近紅外波段的推理感知器的計算能力上限為400 ExaFLOPS (每秒浮動操作為1018FLOPS)，與毫米波、微波等波段運行的衍射設備和集成光子硬件相比，每秒操作數量增加3到5個數量級。”論文第一作者、團隊核心研究人員Elena Goi博士談道。

集成在CMOS圖像傳感器上的全息感知器

“采用超分辨3D納米加工技術，我們可以將AI光學器件直接集成到現有的CMOS圖像傳感器中，這相當于在圖像傳感器上放置量身定制的、針對特定任務的智能眼鏡，可以在檢測到傳入的光學信息之前對這些信息進行處理。”顧敏院士介紹說。

據悉，這項研究工作得到上海張江國家自主創新示范區專項發展資金重大項目資助。

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