美國賓夕法尼亞州立大學科學家從大自然中汲取靈感，開發出一種新設備，可通過模仿人眼中的紅、綠、藍光感受器和神經網絡來生成圖像。他們用模仿人類視錐細胞的窄帶鈣鈦礦光電探測器創建了一種新的傳感器陣列，并將其連接到模仿人類神經網絡的神經形態算法，以處理信息并生成高保真圖像。這項研究工作發表在《科學進展》期刊上。

科學家們用模仿人類視錐細胞的窄帶鈣鈦礦光電探測器創建了一個新的傳感器陣列，并將其連接到模仿人類神經網絡的神經形態算法，以處理信息并生成高保真圖像。圖片來源：KaiWang/《科學進展》

傳統的攝像頭或相機中的硅基CMOS圖像傳感器可吸收光線但不區分顏色。外部濾波器可以將紅色、綠色和藍色分開，但濾波器只允許一種顏色到達光傳感器的每個部分，浪費了2/3的入射光。

此次研究團隊創造了具有嚴重不平衡電子空穴傳輸的薄膜鈣鈦礦，通過操縱不平衡鈣鈦礦的結構，或者層的堆疊方式，創建了一種傳感器陣列，并使用投影儀通過設備投射圖像。在紅色、綠色和藍色層中收集的信息，都被輸入到三子層神經形態算法中，這是一種模擬人腦運作的計算技術，可用于信號處理和圖像重建。

使用了鈣鈦礦材料的新設備，在吸收光線時會產生能量，這意味著其打開了無電池相機技術的大門——該器件結構類似于利用光發電的太陽能電池，一旦用光照射它，它就會產生電流，所以就像人類眼睛一樣，不需要施加能量就能從光中捕捉信息。

這項研究還可能引發人工視網膜生物技術的進一步發展。由于該算法模擬了人類視網膜中的神經網絡，基于這項技術的設備，有朝一日可替代人類眼中死亡或受損的細胞，從而恢復視力。

總編輯圈點：

視覺系統非常復雜，人類能欣賞到自然之美是一種幸運。因為感知和處理機制的不同，我們和地球上其它生物看到的世界并不一樣；甚至，人與人之間對顏色細微差異的分辨能力也有所差異。此次，科研人員通過模仿人眼中的感受器和神經網絡來生成圖像，由于使用了新材料，這種設備在感受到光的同時就能產生電流，這也是對相機的革新。更令人振奮的是，該研究或許能推動人工視網膜生物技術的發展。未來，即使神經細胞受損，人也能通過模擬看到花花世界。

審核編輯 ：李倩