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美國(guó)科學(xué)家利用光電晶體管用作自動(dòng)駕駛汽車傳感器

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來(lái)源:蓋世汽車
日期:2021-05-06 09:22:51
摘要:據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員在節(jié)能光電晶體管方面取得了突破,其開發(fā)的設(shè)備可幫助計(jì)算機(jī)像人腦一樣處理視覺(jué)信息,并可用作自動(dòng)駕駛汽車傳感器。

據(jù)外媒報(bào)道,美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的研究人員在節(jié)能光電晶體管方面取得了突破,其開發(fā)的設(shè)備可幫助計(jì)算機(jī)像人腦一樣處理視覺(jué)信息,并可用作自動(dòng)駕駛汽車傳感器。



(圖片來(lái)源:cleantechnica.com)

此種結(jié)構(gòu)依賴于新型半導(dǎo)體,即金屬鹵化鈣鈦礦(metal-halide perovskites)。經(jīng)證明,此種半導(dǎo)體在將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能方面具有很高的效率,并在一系列其他技術(shù)中顯示出巨大的前景。NREL高級(jí)科學(xué)家Jeffrey Blackburn表示,“總體而言,鈣鈦礦半導(dǎo)體是真正獨(dú)特的功能系統(tǒng),對(duì)于許多不同的技術(shù)都具有潛在好處。NREL開始對(duì)這種光伏材料系統(tǒng)感興趣,但其許多特性可以應(yīng)用于完全不同的科學(xué)領(lǐng)域?!?/p>

研究人員將鈣鈦礦納米晶體與單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來(lái),創(chuàng)造出可能對(duì)光伏或探測(cè)器具有有趣特性的材料組合。當(dāng)研究人員用激光照射它時(shí),發(fā)現(xiàn)了令人驚訝的電反應(yīng)。資深科學(xué)家Joseph Luther稱,“通常情況下,在吸收光后,電流僅會(huì)短暫地流動(dòng)一段時(shí)間。但在此種情形下,電流繼續(xù)流動(dòng),甚至在燈關(guān)掉后的幾分鐘內(nèi)也沒(méi)有停止?!?/p>

此種行為被稱為“持久光電導(dǎo)效應(yīng)”,是“光存儲(chǔ)器”的一種形式,在這種形式下,照射到器件上的光能可以電流的形式存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。這種現(xiàn)象也可以模擬大腦中用于存儲(chǔ)記憶的突觸。然而,持久光電導(dǎo)通常需要低溫或較高的工作電壓,而電流峰值只會(huì)持續(xù)不到一秒鐘。而在這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)中,此種持久光電導(dǎo)效應(yīng)在室溫下產(chǎn)生電流,并在關(guān)燈后電流持續(xù)超過(guò)一小時(shí)。此外,只需要低電壓和低光強(qiáng)度,顯示存儲(chǔ)記憶僅需較低能量。

其他科學(xué)家一直致力于光記憶和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算,模仿人類大腦存儲(chǔ)信息的方式。大腦使用神經(jīng)元的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),通過(guò)突觸與許多其他神經(jīng)元交互。這種高度互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)是大腦能夠以如此高效的方式處理信息的主要原因之一,因此,科學(xué)家們用于強(qiáng)大的動(dòng)力創(chuàng)建人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬大腦的功能。

該項(xiàng)研究提供以前缺乏的設(shè)計(jì)原則,可納入光存儲(chǔ)器和神經(jīng)形態(tài)計(jì)算應(yīng)用。在大腦收集關(guān)于世界的輸入信息中,視覺(jué)感知占據(jù)絕大部分,而這些人工突觸可整合到圖像識(shí)別系統(tǒng)中。Blackburn稱,“在許多應(yīng)用中,傳感器陣列可以接收?qǐng)D像,并將訓(xùn)練和學(xué)習(xí)算法應(yīng)用于AI和機(jī)器學(xué)習(xí)類型的應(yīng)用。例如,這類系統(tǒng)有可能提高自動(dòng)駕駛汽車等應(yīng)用的能源效率、性能和可靠性?!?/p>

研究人員嘗試了三種不同類型的鈣鈦礦:甲脒溴化鉛、碘化銫鉛和溴化銫鉛,發(fā)現(xiàn)每種鈣鈦礦都能產(chǎn)生持久的光電導(dǎo)。Blackburn表示,“我們所做的只是將這兩種系統(tǒng)結(jié)合起來(lái),打造最簡(jiǎn)單的設(shè)備之一,而且我們展示了簡(jiǎn)單的類似記憶的操作。構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要將這些節(jié)點(diǎn)的陣列集成到更復(fù)雜的架構(gòu)中,從而模擬更復(fù)雜的內(nèi)存應(yīng)用和圖像處理應(yīng)用。”