科技日報北京6月9日電 （記者張佳欣）自動駕駛汽車和機器人在夜間車燈明暗交替等復(fù)雜光照環(huán)境下，其“視力”往往會下降。據(jù)最新一期《自然·通訊》雜志報道，受人眼工作機制啟發(fā)，美國賓夕法尼亞州立大學(xué)研究團隊利用新型光憶阻器賦予了機器類似人類的視覺能力。這種仿生“人造眼睛”可在數(shù)秒內(nèi)適應(yīng)明暗變化，在復(fù)雜光照環(huán)境下實現(xiàn)超過95%的識別準確率。

光憶阻器是一種能夠感知光線并將其轉(zhuǎn)化為電信號，同時具備存儲能力的微型電子器件，被認為是構(gòu)建新一代人工視覺系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。傳統(tǒng)光憶阻器通常針對固定光照條件進行優(yōu)化，但在光照快速變化或明暗交錯環(huán)境下，識別精度容易下降。例如，自動駕駛汽車夜間行駛時，黑暗背景與迎面車燈形成強烈反差，使人工視覺系統(tǒng)難以準確識別交通信號燈等關(guān)鍵目標。

在人眼內(nèi)部，視桿細胞和視錐細胞協(xié)同工作，幫助眼睛適應(yīng)不同光照條件。研究團隊認為，如果在光憶阻器中模擬這一過程，就有望獲得更靈活、更準確的視覺監(jiān)測能力。

團隊采用導(dǎo)電聚合物PEDOT:PSS和二氧化鈦構(gòu)建新型光憶阻器。其中，二氧化鈦負責(zé)捕獲環(huán)境光并產(chǎn)生光電流，而PEDOT:PSS則會根據(jù)光照強弱吸收或釋放水分，從而自動調(diào)節(jié)器件靈敏度，實現(xiàn)對不同光照條件的動態(tài)適應(yīng)。實驗結(jié)果顯示，新型器件能夠準確檢測不同強度的紫外光，且性能不受環(huán)境濕度影響。

這種器件體積十分小巧，每個光憶阻器直徑僅約0.5毫米。通過將多個光憶阻器連接成陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)更大范圍光圖案的識別。

為了進一步評估性能，研究團隊將4×4光憶阻器陣列與人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合，構(gòu)建出類似自動駕駛汽車和機器人使用的視覺系統(tǒng)。經(jīng)過7輪訓(xùn)練，該系統(tǒng)便能在復(fù)雜光照環(huán)境下以超過95%的準確率識別目標圖案。

人眼完全適應(yīng)明暗變化通常需要20至30分鐘，而這種仿生光憶阻器能夠在數(shù)秒內(nèi)完成調(diào)節(jié)。未來，該技術(shù)有望應(yīng)用于自動駕駛、人機協(xié)作、工業(yè)機器人以及輔助視障人士恢復(fù)視覺等領(lǐng)域。