機(jī)場(chǎng)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(shí)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(jiǎn)便的場(chǎng)景令人期待。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)公布的最新研究成果，讓這一場(chǎng)景距離現(xiàn)實(shí)又近了一步。

3日，顧敏院士團(tuán)隊(duì)在《光：科學(xué)與應(yīng)用》(Light:Scienceand 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。

論文第一作者、團(tuán)隊(duì)核心研究人員Elena Goi博士介紹文章科研內(nèi)容。　許婧 攝

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。

如今，通過(guò)人臉識(shí)別解鎖智能手機(jī)已是生活日常，然而大眾很少會(huì)了解這背后是一個(gè)耗時(shí)耗能的過(guò)程：首先由傳感器收集人臉光學(xué)信息并將其發(fā)送到計(jì)算機(jī)中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，視覺信息通過(guò)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(duì)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(shuō)，這一技術(shù)省略了傳統(tǒng)的由光到電的轉(zhuǎn)換過(guò)程，讓光學(xué)信息處理直接在光域內(nèi)完成。

“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(jì)算能力上限為400ExaFLOPS(每秒浮動(dòng)操作為1018FLOPS)，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(gè)數(shù)量級(jí)?！闭撐牡谝蛔髡摺F(tuán)隊(duì)核心研究人員Elena Goi博士談道。

集成在CMOS上的全息感知器的示意圖。　上理工供圖

“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(duì)特定任務(wù)的智能眼鏡，可以在檢測(cè)到傳入的光學(xué)信息之前對(duì)這些信息進(jìn)行處理。”顧敏院士介紹說(shuō)。

據(jù)悉，這項(xiàng)研究工作得到上海張江國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)專項(xiàng)發(fā)展資金重大項(xiàng)目資助。