Un système de vision artificielle recyclable pourrait être bénéfique pour l'environnement
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Des ingénieurs de l'Université de Glasgow se sont associés à des chercheurs de l'Université d'État de São Paulo (UNESP) et de l'Université métropolitaine de Hong Kong pour développer ce système, qui utilise des pièces organiques, biodégradables et recyclables pour « voir » et « mémoriser » les couleurs tout en consommant une petite quantité d'énergie.
Le système de l'équipe, connu sous le nom de transistor à effet de champ organique électrolytique (EGOFET), combine trois fonctions cruciales - détecter la lumière, traiter l'information et la stocker en mémoire - le tout dans une seule unité capable d'imiter le système visuel humain. Même lorsqu'il est éteint, il peut conserver les informations stockées, une propriété connue sous le nom de non-volatilité.
À l’avenir, cela pourrait le rendre particulièrement efficace pour les applications du monde réel où un traitement rapide des informations visuelles est nécessaire, comme les véhicules aériens autonomes ou les systèmes de sécurité intelligents.
L’EGOFET de l’équipe améliore certains aspects des performances des tentatives précédentes de construction de systèmes de vision artificielle utilisant des capteurs CMOS à base de silicium, qui nécessitent des ressources de calcul et d’énergie importantes.
Theodoros Serghiou de la James Watt School of Engineering de l’Université de Glasgow a dirigé le développement de l’EGOFET. Il a déclaré : « Dans l’informatique conventionnelle, il existe une latence inhérente à la nécessité de récupérer et de transférer des données dans des systèmes basés sur CMOS en raison de la séparation physique entre les unités de traitement et de mémoire."
« Notre nouveau dispositif basé sur la mémoire, cependant, exécute ces fonctions simultanément en mémoire, de manière similaire au fonctionnement des synapses dans le cerveau humain, ce qui permet de surmonter les goulots d’étranglement des systèmes conventionnels."
« La consommation d’énergie ultra-faible de notre dispositif et les matériaux durables pourraient ouvrir la voie à des systèmes de vision artificielle écologiques et évolutifs dans les années à venir. »
Dans un article publié dans Advanced Functional Materials , l'équipe décrit comment elle a construit son prototype EGOFET sur un substrat de verre en utilisant des électrodes en or, une couche de pérylène organique photosensible et une couche de miel pour agir comme électrolyte.
Le système agit comme un photodétecteur, produisant des « pics » de courant qui varient en réponse à différentes longueurs d'onde et intensités de lumière, permettant la programmation d'états de mémoire qui peuvent être mémorisés par le système même lorsqu'il est éteint. L'
EGOFET atteint certaines des performances les plus élevées mesurées à ce jour, ne nécessitant que 2,4 picojoules d'énergie par événement de pic - ce qui en fait l'un des appareils les plus économes en énergie de son genre. Les systèmes d'imagerie CMOS conventionnels nécessitent souvent des millions de fois plus d'énergie en raison de leur réponse pilotée par horloge.
Le professeur Jeff Kettle de la James Watt School of Engineering est l'auteur correspondant de l'article. Il a déclaré : « Notre appareil est capable d'émuler des comportements synaptiques clés tels que la plasticité à court et à long terme, la plasticité dépendante du temps de pic et la facilitation des impulsions appariées avec
« Les implications de cette recherche, qui rassemble des experts du monde entier, s’étendent au-delà de la vision artificielle et s’étendent à des applications plus vastes dans le domaine de l’informatique neuromorphique durable, du traitement d’images et de l’électronique bio-inspirée à haut rendement énergétique. Nous prévoyons de transformer ce prototype à dispositif unique en matrices pour des capacités de reconnaissance d’images améliorées, qui pourraient offrir des performances améliorées aux systèmes de vision artificielle avant d’être éliminés de manière plus durable à la fin de leur cycle de vie. »
Une fois la durée de vie utile du dispositif terminée, l'équipe espère que les éléments en verre et en or pourront être recyclés et réutilisés, tandis que les éléments organiques pourront simplement se biodégrader naturellement.
L'article de l'équipe, intitulé « Sustainable and Tunable Synaptic Electrolyte-Gated Organic Field-Effect Transistors (EGOFETs) for Light Adaptive Visual Perceptive Systems », est publié dans Advanced Functional Materials.
La recherche a été financée par le Centre de technologie circulaire et d'électronique responsable (REACT) du UKRI et le Conseil de recherche en ingénierie et sciences physiques du Royaume-Uni, ainsi que par la Fondation de recherche de São Paulo (FAPESP) au Brésil.