研究人員展示了一種新型智能光子傳感-計算芯片，它能在納秒級時間內處理、傳輸和重建場景圖像。這一進展為超高速圖像處理打開了大門，有利于自動駕駛、工業(yè)檢測和機器人視覺等機器視覺應用的邊緣智能。

邊緣計算在本地設備上執(zhí)行圖像處理和分析等密集型計算任務，通過增加人工智能（AI）驅動的分析和決策，正在向邊緣智能發(fā)展。

圖片:photonic-chip-integrat.jpg

來自中國清華大學的研究團隊負責人Lu Fang說：“由于必須進行光電轉換，目前基于邊緣任務（如自動駕駛）的圖像捕捉、處理和分析速度僅限于毫秒級。我們的新芯片可以在納秒級的時間內完成所有這些過程，將它們全部保留在光域中。這可以大大增強甚至取代傳統(tǒng)的傳感器采集和人工智能后處理架構。”

研究人員在《Optica》雜志上介紹了這種新型芯片，他們稱之為光學并行計算陣列（OPCA）芯片。他們表明，OPCA 的處理帶寬高達一千億像素，響應時間僅為 6 納秒，比目前的方法快約六個數(shù)量級。他們還利用該芯片創(chuàng)建了一個集圖像感知、計算和重建于一體的光學神經網絡。

該論文的共同第一作者Wei Wu說："該芯片和光學神經網絡可以提高工業(yè)檢測中復雜場景的處理效率，并有助于將智能機器人技術提升到更高的認知智能水平。我們認為它還能徹底改變邊緣智能�！�

圖片:photonic-chip-integrat-1.jpg

新型智能光學計算陣列（OPCA）芯片通過在一個芯片上集成傳感和計算功能，執(zhí)行端到端的圖像處理、傳輸和重建。

消除光電轉換

機器視覺利用攝像頭、圖像傳感器、照明和計算機算法來捕捉、處理和分析圖像，以完成特定任務。這些信號隨后通過光纖傳輸，用于遠距離數(shù)據(jù)傳輸和下游任務。

然而，光信號和電信號之間的頻繁轉換以及電子處理器的有限進步，已成為提高機器視覺速度和處理能力的主要制約因素。

Lu Fang說：“世界正在進入人工智能時代，但人工智能非常耗時耗力。同時，智能手機、智能汽車和筆記本電腦等邊緣設備的發(fā)展導致需要處理、傳輸和顯示的圖像數(shù)據(jù)呈爆炸式增長。我們正致力于通過整合光學領域的傳感和計算來推進機器視覺的發(fā)展，這對于邊緣計算和實現(xiàn)更可持續(xù)的人工智能應用尤為重要�！�

在光學領域，在同一芯片上同時執(zhí)行圖像采集和分析的挑戰(zhàn)在于找到一種方法，將用于成像的自由空間空間光轉換為片上引導光波。

相關鏈接：https://opg.optica.org/optica/abstract.cfm?doi=10.1364/OPTICA.516241