Несмотря на стремительное развитие камер, алгоритмов компьютерного зрения и искусственного интеллекта, современные роботизированные системы по-прежнему испытывают трудности при работе в условиях смешанного освещения. Резкие переходы между тенью и ярким светом, ночное движение с ослепляющими фарами или контраст между тёмным небом и освещёнными объектами могут существенно ухудшать точность распознавания окружающей обстановки.
Чтобы решить эту проблему, исследователи создали устройство, принцип работы которого во многом повторяет механизмы человеческого зрения. В его основе лежат фотомемристоры — особый класс электронных компонентов, способных одновременно воспринимать свет и сохранять информацию даже после отключения питания. Такие элементы считаются перспективной основой для нейроморфных вычислительных систем, имитирующих работу человеческого мозга.
В отличие от традиционных фотомемристоров, оптимизированных для фиксированного уровня освещения, новая разработка автоматически подстраивает чувствительность в зависимости от окружающих условий. По словам доцента Пенсильванского университета Ларри Ченга, именно способность быстро реагировать на изменения яркости является одним из главных преимуществ человеческого глаза, которое инженеры попытались воспроизвести в искусственной системе.
Для создания устройства учёные использовали комбинацию двух материалов. Первый — проводящий полимер PEDOT:PSS, обладающий свойствами эластичного геля. Вторым компонентом стал диоксид титана (TiO₂), широко применяемый в фоточувствительных системах. Под воздействием света оксид титана генерирует фототок, который регулирует способность полимера поглощать влагу из окружающей среды. В темноте материал быстро насыщается водой, а при освещении, наоборот, высыхает. Благодаря этому чувствительность устройства автоматически меняется в зависимости от уровня освещённости.
Подобный механизм напоминает работу палочек и колбочек человеческого глаза. В сетчатке палочки отвечают за зрение при слабом освещении, а колбочки обеспечивают восприятие контраста и цветов при ярком свете. Именно эта биологическая модель вдохновила разработчиков на создание новой архитектуры фотомемристоров.
Испытания показали, что компоненты способны стабильно регистрировать интенсивность ультрафиолетового излучения независимо от уровня влажности окружающей среды. Размер каждого фотомемристора составляет всего около 0,5 мм, что позволяет объединять их в массивы различной конфигурации без потери гибкости конструкции.
Для оценки возможностей системы исследователи создали экспериментальный прототип искусственного зрения. Массив из 16 фотомемристоров, организованных по схеме 4×4, был объединён с нейронной сетью. В качестве тестового объекта использовалась светодиодная буква «F», расположенная на фоне с изменяющейся яркостью. После всего семи циклов обучения система смогла распознавать символ с точностью более 95%, несмотря на сложные условия освещения.
По словам Ларри Ченга, человеческому глазу требуется от 20 до 30 минут для полной адаптации к смене освещения, тогда как новые фотомемристоры выполняют эту задачу за считанные секунды, сохраняя при этом детальную информацию об окружающей среде.
В дальнейшем исследователи планируют объединить фотомемристоры с тактильными датчиками и создать мультимодальные сенсорные платформы, способные одновременно воспринимать визуальную и физическую информацию. Такой подход позволит снизить энергопотребление и повысить эффективность автономных систем.
В перспективе технология может использоваться не только в робототехнике и беспилотном транспорте, но и в медицинских устройствах. Учёные не исключают, что в будущем подобные искусственные оптические системы смогут применяться для помощи людям с нарушениями зрения, обеспечивая более естественное и быстрое восприятие окружающего мира.
Источник: https://techxplore.com/news/2026-06-artificial-eyes-human-sight-cars.html
Если вам понравился материал, кликните значок — вы поможете нам узнать, каким статьям и новостям следует отдавать предпочтение. Если вы хотите обсудить материал —не стесняйтесь оставлять свои комментарии : возможно, они будут полезны другим нашим читателям!
