機(jī)場和車站的安保人員不用守在大型安檢機(jī)旁工作，而是戴著輕便的光學(xué)眼鏡就能識別出海量的人臉信息，進(jìn)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。上理工有這樣一個團(tuán)隊，他們正致力于用光的智能化來構(gòu)筑美好生活，讓這一場景距離現(xiàn)實又近了一步。
3月3日，上理工未來光學(xué)實驗室人工智能納米光子學(xué)中心顧敏院士團(tuán)隊在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science and applications）雜志上發(fā)表高水平論文“CMOS集成納米打印高神經(jīng)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(shù)領(lǐng)域提出了全光推理全息納米結(jié)構(gòu)研究方案。
如今，通過人臉識別解鎖智能手機(jī)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(xué)信息并將其發(fā)送到計算機(jī)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，視覺信息通過電子硬件轉(zhuǎn)化為電子信息后再顯示畫面信息。而顧敏團(tuán)隊創(chuàng)新研究出一種緊湊型光學(xué)衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的新概念，這種光學(xué)衍射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行全光推理并可與商用CMOS傳感器直接集成。也就是說，這一技術(shù)省略了傳統(tǒng)的由光到電的轉(zhuǎn)換過程，讓光學(xué)信息處理直接在光域內(nèi)完成。
快速、高效節(jié)能的功能性光電器件可以應(yīng)用于安全檢查、醫(yī)療影像、智能駕駛、藝術(shù)品鑒賞和衛(wèi)星圖像處理等領(lǐng)域，與現(xiàn)有解決方案相比，其占用空間更小，能耗更低、成本更低。
“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1018 FLOPS），與毫米波、微波等波段運(yùn)行的衍射設(shè)備和集成光子硬件相比，每秒操作數(shù)量增加3到5個數(shù)量級。”論文第一作者、團(tuán)隊核心研究人員Elena Goi博士談道。
“采用超分辨3D納米加工技術(shù)，我們可以將AI光學(xué)器件直接集成到現(xiàn)有的成像傳感器中，這相當(dāng)于在成像傳感器上放置量身定制的、針對特定任務(wù)的智能眼鏡，可以在檢測到傳入的光學(xué)信息之前對這些信息進(jìn)行處理?！鳖櫭粼菏拷榻B說。
這項研究工作得到上海張江國家自主創(chuàng)新示范區(qū)專項發(fā)展資金重大項目資助。
來源：上海教育新聞網(wǎng) 記者：程媛媛
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