Inteligente em

Jun 12, 2023

6 de junho de 2023

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pela Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah

Sensores de imagem digital inteligentes que podem realizar recursos de percepção visual, como reconhecimento de cena, são o resultado de pesquisas recentes da KAUST.

Explorando a tecnologia vencedora do Prêmio Nobel dos sensores de imagem do dispositivo de carga acoplada (CCD) encontrados nas primeiras câmeras digitais, Dayanand Kumar, Nazek El-Atab e colegas de trabalho adaptaram e aprimoraram a estrutura central do CCD para criar memória sensível à luz dispositivos que podem ser programados por luz. Em particular, a equipe de pesquisa incorporou o material bidimensional MoS2 em uma estrutura de capacitor semicondutor (MOSCAP) que sustenta os pixels de armazenamento de carga de um sensor CCD.

As estruturas Al/Al2O3/MoS2/Al2O3/Si MOSCAP resultantes funcionam como um sensor "in-memory" de captura de carga que é sensível à luz visível e pode ser programado opticamente e apagado eletricamente. O trabalho foi publicado na revista Light: Science & Applications.

"Os sensores de luz na memória são dispositivos de memória multifuncionais inteligentes que podem desempenhar as funções de vários dispositivos - tradicionalmente discretos - de uma só vez, incluindo detecção óptica, armazenamento e computação", explicou El-Atab.

“Nosso objetivo de longo prazo é demonstrar sensores na memória que podem detectar diferentes estímulos e computar”, explica El-Atab. "Isso supera a barreira da memória e permite uma análise de dados mais rápida e em tempo real usando consumo de energia reduzido, que é um requisito em muitos aplicativos futuristas e de última geração, como Internet das Coisas, carros autônomos e inteligência artificial, entre outros."

Experimentos com luz com um comprimento de onda em qualquer lugar na região espectral do azul ao vermelho indicam que uma carga fotogerada pode ser aprisionada ou armazenada com um tempo de retenção extremamente longo. A tensão resultante da "janela de memória" de > 2 V pode ser armazenada por até 10 anos antes de ser apagada eletricamente pela aplicação de um sinal de +/- 6 V. Além disso, pode ser operado por muitos milhões de ciclos.

O objetivo final da pesquisa é criar um único dispositivo optoeletrônico que possa realizar sensoriamento óptico e armazenamento com recursos de computação.

Ao combinar sua estrutura MoS2 MOSCAP com uma rede neural, a equipe mostrou que era possível realizar reconhecimento de imagem binária simples, distinguindo com sucesso entre imagens de um cachorro ou de um automóvel, com uma precisão de 91%. Cada imagem tinha 32 × 32 pixels de tamanho e apenas a informação azul das imagens foi extraída, pois corresponde ao pico de sensibilidade do dispositivo.