Pingintau.id, HONG KONG SAR – Media OutReach – 31 Mei 2022 – Kendaraan otonom masa depan dan kamera industri mungkin memiliki penglihatan seperti manusia, berkat kemajuan terbaru oleh para ilmuwan dari Hong Kong dan Korea Selatan. Para peneliti di Universitas Politeknik Hong Kong (PolyU) dan Universitas Yonsei di Seoul telah mengembangkan sensor penglihatan yang meniru dan bahkan melampaui kemampuan retina manusia untuk beradaptasi dengan berbagai tingkat pencahayaan.
Sensor penglihatan bioinspired yang dikembangkan oleh tim Dr Chai dapat beradaptasi dengan berbagai kecerahan dengan jangkauan efektif hingga 199 dB. Retina manusia dapat beradaptasi dengan lingkungan di bawah sinar matahari hingga cahaya bintang, dengan kisaran sekitar 160 dB.
“Sensor baru akan sangat meningkatkan sistem penglihatan mesin yang digunakan untuk analisis visual dan tugas identifikasi,” kata Dr CHAI Yang, Associate Professor, Departemen Fisika Terapan, dan Asisten Dekan (Penelitian), Fakultas Sains dan Tekstil Terapan, PolyU, yang memimpin penelitian.
Sistem penglihatan mesin adalah kamera dan komputer yang menangkap dan memproses gambar untuk tugas-tugas seperti pengenalan wajah. Mereka harus dapat “melihat” objek dalam berbagai kondisi pencahayaan, yang menuntut sirkuit yang rumit dan algoritma yang kompleks. Sistem seperti itu jarang cukup efisien untuk memproses sejumlah besar informasi visual dalam waktu nyata—tidak seperti otak manusia.
Sensor bioinspired baru yang dikembangkan oleh tim Dr Chai dapat menawarkan solusi melalui adaptasi langsung intensitas cahaya yang berbeda oleh sensor, daripada mengandalkan perhitungan backend. Mata manusia beradaptasi dengan tingkat iluminasi yang berbeda, dari sangat gelap hingga sangat terang dan sebaliknya, yang memungkinkan kita mengidentifikasi objek secara akurat dalam berbagai kondisi pencahayaan. Sensor baru bertujuan untuk meniru kemampuan beradaptasi ini.
“Pupil manusia dapat membantu menyesuaikan jumlah cahaya yang masuk ke mata,” jelas Dr Chai, “tetapi adaptasi utama terhadap kecerahan dilakukan oleh sel retina.” Intensitas cahaya alami mencakup rentang yang besar, 280 dB. Secara mengesankan, sensor baru yang dikembangkan oleh tim Dr Chai memiliki jangkauan efektif hingga 199 dB, dibandingkan dengan hanya 70 dB untuk sensor berbasis silikon konvensional. Retina manusia dapat beradaptasi dengan lingkungan di bawah sinar matahari hingga cahaya bintang, dengan kisaran sekitar 160 dB.
Untuk mencapai hal ini, tim peneliti mengembangkan detektor cahaya, yang disebut fototransistor, menggunakan lapisan ganda tingkat atom ultrathin molibdenum disulfida, semikonduktor dengan sifat listrik dan optik yang unik. Para peneliti kemudian memperkenalkan “keadaan perangkap muatan”—pengotor atau ketidaksempurnaan dalam struktur kristal padat yang membatasi pergerakan muatan—ke lapisan ganda.
“Status jebakan ini memungkinkan penyimpanan informasi cahaya,” lapor para peneliti, “dan secara dinamis memodulasi properti optoelektronik perangkat pada tingkat piksel.” Dengan mengontrol pergerakan elektron, keadaan jebakan memungkinkan para peneliti untuk secara tepat menyesuaikan jumlah listrik yang dilakukan oleh fototransistor. Hal ini pada gilirannya memungkinkan mereka untuk mengontrol fotosensitifitas perangkat, atau kemampuannya untuk mendeteksi cahaya.
Masing-masing sensor penglihatan baru terdiri dari susunan fototransistor tersebut. Mereka meniru sel batang dan kerucut mata manusia, yang masing-masing bertanggung jawab untuk mendeteksi cahaya redup dan terang. Hasilnya, sensor dapat mendeteksi objek di lingkungan dengan pencahayaan berbeda serta beralih di antara, dan beradaptasi dengan, berbagai tingkat kecerahan—dengan jangkauan yang bahkan lebih besar daripada mata manusia.
“Sensor mengurangi kompleksitas perangkat keras dan sangat meningkatkan kontras gambar di bawah kondisi pencahayaan yang berbeda,” kata Dr Chai, “sehingga memberikan efisiensi pengenalan gambar yang tinggi.”
Sensor bioinspired baru ini dapat mengantarkan generasi berikutnya dari sistem penglihatan buatan yang digunakan dalam kendaraan otonom dan manufaktur, serta menemukan aplikasi baru yang menarik dalam komputasi tepi dan Internet of Things.[***]
Penelitian ini dipublikasikan di Nature Electronics.
#PolyU
