北京
這是一種新型“光電憶阻器”，能模仿人眼，在數秒內適應從亮到暗的混合多變光線。
賓夕法尼亞州立大學的研究人員研制出一種受人眼啟發的裝置，可防止自動駕駛汽車在變化的光照條件下“失明”。
這是一種新型“光電憶阻器”，能模仿人眼，在數秒內適應從亮到暗的混合多變光線。
“自動駕駛汽車在使用中會遭遇混合光照水平——想象一下夜間行車時，黑暗的天空與其他車輛明亮大燈的強烈反差，”賓夕法尼亞州立大學工程科學與力學系James L. Henderson Jr.紀念副教授Larry Cheng說。
“在這種混合光照條件下，人工視覺系統很難辨別細節，比如紅光的亮起，”這位共同通訊作者補充道。
模仿人眼
盡管配備了先進的攝像頭和強大的人工智能，自動駕駛汽車在遇到高對比度光照環境時依然驚人地脆弱。
這些“機器眼”在穩定的天氣條件下表現良好，卻無法適應突然的閃光，比如迎面而來的車燈劃破午夜的黑暗。這可能會引發災難性的數據故障，使車輛系統“失明”。
這支工程師團隊最終找到了一個變通方案，其秘密就在于照搬人眼濕潤的有機機理。
研究人員展示了一種微小的硬件組件，可在短短數秒內從刺眼強光適應至濃重陰影。
我們的眼睛需要大約20到30分鐘才能完全適應光線的劇烈變化，而這一人工系統幾乎能瞬間完成過渡。
為了制造它，科學家們不得不重新思考計算機處理光的方式。標準攝像頭拍攝圖像后，將其發送到獨立的計算機“大腦”進行分析，這既耗時又耗費巨大的算力。該團隊采用了光電憶阻器——這些微小的電子元件能夠同時感知光線并將其存儲為數據，模仿神經元的工作方式。
但最關鍵的發展在于這些器件如何管理靈敏度。
4×4網格測試
人眼利用視桿細胞來適應弱光，利用視錐細胞來適應強光。當強光射入眼睛，視桿細胞中的色素會暫時“漂白”，由視錐細胞接管工作。為了模仿這一點，研究人員將一種名為二氧化鈦的白色粉末狀化合物與一種名為PEDOT:PSS的可拉伸凝膠狀塑料配對。
二氧化鈦捕捉環境光并將其轉化為電流。該電流迫使塑料層與周圍空氣發生反應。在黑暗中，塑料迅速吸收水蒸氣并膨脹；在強光下，它又迅速干燥。
這種自動“出汗”與膨脹的作用，就像一個物理光強旋鈕，能進行自我調節。
為測試該技術，研究人員搭建了一個微型4×4網格，并將其與人工智能神經網絡配對。他們給系統出了一道經典的“眼科檢查”難題：在極度明亮的背景中找出一個光線暗淡的字母“F”。
系統毫無怯意。僅經過七輪訓練，該裝置便在模式識別中達到了高達95%的出色準確率。
這項技術的意義遠不止避免公路交通事故。團隊已提交一份臨時專利申請，以拓展其用途。
未來，工廠機器人可以在不穩定、閃爍的工業環境中完美運行。更重要的是，Cheng認為，這項技術最終有望催生出精密的人工視覺裝置，讓視障人士重獲自適應、可靠的視力。
相關研究結果于6月9日發表在《自然·通訊》期刊上。
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