Dans le domaine de l’optoélectronique, de récentes avancées permettent de développer des dispositifs capables d’imiter la vision humaine. Ces innovations ouvrent la voie à une informatique diversifiée intégrée directement au niveau des capteurs. En s’inspirant de la structure hiérarchique du système visuel humain, les chercheurs conçoivent des systèmes qui fusionnent les fonctions de detection, de stockage et de traitement des données dans un seul équipement. Cette approche promet de révolutionner la manière dont les machines interprètent et interagissent avec leur environnement. Au cœur de cette technologie se trouvent des memristors optoélectroniques intégrés, capables de fournir des performances accrues tout en consommant moins d’énergie.
Les recherches sur les dispositifs optoélectroniques se multiplient, avec comme objectif principal d’imiter la complexité de la vision humaine. Un nouveau dispositif développé par des chercheurs de l’Université de Tsinghua combine sensibilisation, stockage et traitement des données au sein d’un même équipement. Ce système novateur permet plusieurs modalités d’opération, ouvrant la voie vers des applications en informatique intégrée directement dans le capteur.
La hiérarchie de la vision humaine
La perception du monde par les êtres humains repose essentiellement sur leur système visuel, qui fonctionne de manière hiérarchique. Cela signifie qu’il traite l’information à différents niveaux, des stimuli sensoriels de bas niveau aux processus cognitifs de haut niveau. Cette hiérarchie est essentielle pour comprendre comment reproduire la vision humaine dans des systèmes informatiques.
Développement d’un système basé sur la vision humaine
Face à ce défi, des scientifiques et ingénieurs développent des systèmes qui imitent cette structure hiérarchique. L’approche désignée par le terme in-sensor computing intègre des fonctions de détection, de mémoire et de traitement dans un même appareil. Cette innovation permet de réaliser des opérations dans un cadre intégré, rendant le traitement des images plus efficace.
Un dispositif optoélectronique performant
Le dispositif présenté par l’équipe de l’Université de Tsinghua est constitué d’un réseau intégré de mémristors optoélectroniques (OEM). Ces composants permettent non seulement de traiter l’information mais aussi de la stocker, faisant d’eux des éléments centraux pour les applications en informatique intégrée. Cette recherche, publiée dans la revue Nature Nanotechnology, souligne le potentiel énorme de ces dispositifs dans des environnements diversifiés.
Architecture et modes de fonctionnement
Le dispositif se compose d’un réseau de 1-kb avec des cellules OEM configurables. Ce système permet une flexibilité avec trois modes de fonctionnement distincts : memristor électronique, OEM dynamique et OEM non-volatile (NV-OEM). Cette structure adaptable permet d’imiter le traitement d’information hiérarchique du système visuel humain.
Application dans la vision par ordinateur
Les résultats préliminaires des expérimentations ont été très encourageants. Le réseau OEM a montré des précisions accrues lors de tests impliquant des tâches de vision par ordinateur, telles que le pré-traitement d’images et la reconnaissance des mouvements humains. Par exemple, le mode NV-OEM a amélioré de manière significative l’exactitude de reconnaissance d’images, passant de 85,7 % à 96,1 %, tandis que les tâches de suivi d’objets ont atteint un niveau de précision de 96,1 %.
Consommation énergétique et optimisation
Un fait remarquable à propos de ce système est qu’il consomme plus de 20 fois moins d’énergie que les unités de traitement graphique. Ces propriétés énergétiques, associées à ses capacités de traitement, font de ce dispositif une solution prometteuse pour diverses applications en temps réel, alliant efficacité et performance.
Pervasivité de l’optoélectronique dans nos vies
Ce nouveau dispositif constitue donc une plateforme optoélectronique innovante, parfaitement adaptée pour différents scénarios d’utilisation. Les futures recherches pourraient se concentrer sur l’optimisation des performances du système, notamment par l’intégration de matériaux transparents sur l’électrode supérieure des OEM afin d’améliorer le taux d’absorption de la lumière, augmentant ainsi l’efficacité globale du dispositif.
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