用激光在納米尺度打印一層特殊的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這層“超級(jí)薄膜”就能讓普通的圖像傳感器具備“識(shí)圖”的智能，而且還是低功耗的。

近日，上海理工大學(xué)未來(lái)光學(xué)實(shí)驗(yàn)室人工智能納米光子學(xué)中心顧敏院士團(tuán)隊(duì)在《光：科學(xué)與應(yīng)用》（Light: Science and applications）雜志上發(fā)表論文“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），提出了納米加工技術(shù)領(lǐng)域“全光推理全息納米結(jié)構(gòu)”研究方案，這項(xiàng)研究讓“識(shí)別”可以在一只鏡頭上“離線”實(shí)現(xiàn)。

論文第一作者、上海理工大學(xué)特聘研究員艾蓮娜·高伊（Elena Goi）博士介紹，目前被廣泛應(yīng)用的人臉識(shí)別功能首先由傳感器收集人臉光學(xué)信息，發(fā)送到計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)化為電子信息再進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與輸出，而團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的激光納米打印技術(shù)，在可見(jiàn)光和近紅外波段制備了一種全新的全息感知器，可以將AI光學(xué)器件直接集成到現(xiàn)有的成像傳感器中，省略了傳統(tǒng)方式“光到電”的轉(zhuǎn)換過(guò)程，并且實(shí)現(xiàn)智能推演。

這項(xiàng)技術(shù)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，算力提高了6個(gè)數(shù)量級(jí)；在單層納米尺度每平方厘米部署超過(guò)5億個(gè)神經(jīng)元，密度達(dá)到人類大腦神經(jīng)元的1/400。在實(shí)驗(yàn)中，新器件經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)訓(xùn)練后能分辨手寫字母和鑰匙、蝴蝶等圖像。這項(xiàng)技術(shù)意味著光學(xué)信息處理直接在光域內(nèi)完成，未來(lái)將在安檢、醫(yī)療影像、智能駕駛、衛(wèi)星圖像處理等領(lǐng)域帶來(lái)占用空間更小、能耗更低、成本更低的智能光電器件。

“相當(dāng)于在成像傳感器上放置量身定制的、針對(duì)特定任務(wù)的智能眼鏡，可以在CMOS檢測(cè)到傳入的光學(xué)信息之前對(duì)這些信息進(jìn)行處理?！鳖櫭籼岬剑@項(xiàng)研究首次通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了近紅外的光學(xué)智能推演，進(jìn)一步創(chuàng)新機(jī)器學(xué)習(xí)算法、增強(qiáng)光機(jī)器學(xué)習(xí)，未來(lái)智能成像設(shè)備、光保真技術(shù)（Li-Fi）、安全訪問(wèn)系統(tǒng)等新應(yīng)用都將應(yīng)運(yùn)而生。