Revolutionaire optische sensor imiteert menselijk oog

Onderzoekers aan de Oregon State University in de VS hebben een optische sensor ontwikkeld op basis van perovskiet die het gedrag van het menselijk oog imiteert, in die zin dat hij vooral veranderingen in beelden waarneemt. Dat creëert nieuwe mogelijkheden voor beeldverwerking op basis van artificiële intelligentie.

Met ongeveer 100 miljoen fotoreceptoren is het menselijk oog een bijzonder performante sensor, maar wat pas echt speciaal is, is dat er “slechts” een miljoen connecties zijn naar het brein. Het oog doet dus aan preprocessing, wat leidt tot een soort dynamische compressie: het oog geeft voornamelijk door wat er verandert in de beelden die het ziet in plaats van opeenvolgende statische beelden naar de hersens te sturen.

Heel wat optische illusies maken gebruik van dat fenomeen, dat het Troxler effect genoemd wordt. Men vraagt mensen dan om zich te concentreren op een bepaald punt, waardoor het oog de rest na verloop van tijd niet langer opmerkt.

Bij ons stond schilder Roger Raveel erom bekend dat fenomeen ook na te streven in zijn schilderijen door zaken in een tafereel waar de mens toch geen aandacht voor zou hebben, gewoon wit te laten. Het creëert een merkwaardig gevoel van beweging voor de dingen die dan wel nog geschilderd werden.

retinomorfe sensor

De zogenaamde retinomorfe sensor creëert een beetje hetzelfde effect en dat is het gevolg van het gebruik van perovskiet halfgeleiders. Die hebben toevallig de unieke foto-elektrische eigenschap dat ze een scherp signaal geven wanneer de lichtinval verandert. Door het materiaal in dunne lagen aan te brengen in een sensor zijn de onderzoekers erin geslaagd een condensator te bouwen waarvan de capaciteit verandert in functie van de hoeveelheid licht die erop valt. Door die capaciteit te meten geeft de sensor een signaal wanneer het beeld verandert.

De vergelijking met het oog is vooralsnog wat optimistisch want de sensor die gebouwd werd aan de universiteit heeft slechts 1 pixel. De onderzoekers hebben wel al een model gemaakt van hoe de sensor reageert zodat ze kunnen simuleren wat dit zou geven wanneer er een matrix met duizenden pixels gemaakt zou worden. In die simulatie kan men zien dat bij het bekijken van een sportwedstrijd, bijvoorbeeld, de spelers duidelijk herkenbaar in beeld komen terwijl stilstaande elementen wegvallen.

De onderzoekers menen dat het gebruik van een dergelijke sensor met name interessant zal zijn in combinatie met neuromorfe computers. Terwijl klassieke computers informatie sequentieel verwerken worden neuromorfe computers ontworpen om informatie net als het menselijk brein in parallelle netwerken te verwerken. De combinatie van beide technologieën zou dan een vorm van artificiële intelligentie moeten opleveren die meer dan ooit aanleunt bij hoe de mens informatie uit zijn omgeving waarneemt en verwerkt.

© Productivity.be, 15/12/2020