Retina artificial neuromórfica lê caracteres manuscritos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 11/03/2022

Além da visão de máquina usada na indústria, a retina artificial poderá vir a ser usada em implantes médicos.
[Imagem: Xavier Pita/KAUST]

Retina neuromórfica

Inspirado no olho humano, um novo sistema de visão neuromórfica conseguiu reconhecer números manuscritos.

É uma autêntica retina eletrônica artificial que pode "ver" de maneira semelhante ao sistema de visão humana, com aplicações que vão da tradicional visão de máquina usada para controle de qualidade na indústria, até implantes para pessoas que perderam a visão.

A retina artificial é composta por uma matriz de fotorreceptores que detectam a intensidade da luz visível por meio de uma mudança na capacitância elétrica, imitando o comportamento das células da retina conhecidas como bastonetes.

Quando a matriz foi conectada a um circuito eletrônico de detecção - um chip como os usados nas câmeras digitais - e a uma rede neural pulsada implantada em hardware - uma rede de camada única com 100 neurônios de saída - o sistema foi capaz de reconhecer números manuscritos com uma precisão de cerca de 70%.

"O objetivo final de nossa pesquisa nessa área é desenvolver sensores de visão neuromórfica eficientes para construir câmeras eficientes para aplicações de visão computacional. Os sistemas existentes utilizam fotodetectores que necessitam de energia para seu funcionamento e, portanto, consomem muita energia, mesmo em modo de espera. Em contraste, nossos fotorreceptores são dispositivos capacitivos, que não consomem energia estática para sua operação," explicou o professor Khaled Salama, da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah, na Arábia Saudita.

O sistema inclui uma matriz de fotorreceptores inovadores e um sistema de inteligência artificial em hardware.
[Imagem: Mani Teja Vijjapu et al. - 10.1038/s41377-021-00686-4]

Fotorreceptor de perovskita

O coração dos fotorreceptores artificiais é um material híbrido de nanocristais de perovskita [brometo de chumbo de metilamônio (MAPbBr₃)] incorporados em um polímero com uma alta constante dielétrica. Já de grande interesse na pesquisa de células solares e LEDs, o MAPbBr₃ é um forte absorvedor de luz visível.

"Escolhemos as perovskitas híbridas por causa de suas propriedades fotoeletrônicas excepcionais, como excelente absorção de luz, longa vida útil das portadoras e alta mobilidade das portadoras [de carga]," explicou o pesquisador Mani Vijjapu.

Esses receptores foram dispostos na forma de píxeis em uma matriz feita com um substrato fino de poliimida, para que seja flexível e possa ser curvada conforme desejado, incluindo uma forma hemisférica que imita o olho humano.

Testes com uma matriz 4x4 e iluminação LED de diferentes cores visíveis indicam que a resposta óptica da matriz imita a resposta do olho humano, com sensibilidade máxima à luz verde. Os fotorreceptores também se mostraram altamente estáveis, sem alteração na resposta, mesmo após serem armazenados por 129 semanas em condições ambientais.

Os planos futuros da equipe incluem a construção de matrizes maiores, otimizando o projeto do circuito de interface e empregando uma rede neural de várias camadas, para melhorar a precisão do reconhecimento de imagens.

Mais tópicos