陈根：模仿人类的仿生视网膜，意义何在？

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文/陈根

颜色自适应是指对入射光在视网膜上的光谱成分进行感知和预处理，对彩色图像识别具有重要意义。在物联网、大数据时代，图像信息的感知与处理无处不在，特别是彩色图像的感知与识别。

然而，基于传统电荷耦合器件或互补金属氧化物半导体传感器的彩色图像感知系统，依然存在数据大量冗余、信号转换过程复杂、以及“访存墙”瓶颈等问题。因此，对于简化系统架构、减少数据搬运、提高信息处理效率来说，开发感存算融合的智能感知像元具有重要意义。

在这样的情况下，受到人类视网膜颜色自适应的启发，近日，国防科技大学的研究人员宣布，他们利用了2D材料制作了一种具有信号传感、记忆和处理能力的仿生视网膜形变装置，实现了自发的颜色适应。

研究人员发现，CIR器件表现出与波长相关的非易失性双极光电导性，将信号感知、存储和处理能力集成到一个简单的无门双端器件中。随后，研究人员展示了红蓝、红绿两种拮抗感受野。与以往的栅控2D视形器件不同，所提出的CIR器件的正、负光电导来源于氧气分子在2D材料上的物理吸附和解吸。

与人类视网膜的光漂白过程类似，光诱导解吸氧气分子调节的导电状态是稳定的、可逆的和节能的。因此，从底层材料的角度来看，所开发的视网膜变形装置是构建高效、低结构复杂性的人工视觉感知系统的一种有前途的候选者。

要知道，在智能时代，传感器就是机器的感官，传感器甚至是机器最具有温度的部分，它就像是我们人类的“眼睛”和“耳朵”，正是传感器，成就了机器与机器之间的感知，实现了人和机器之间的“对话”。传感器赋予了机器“感官”功能，就像我们人类依靠视觉、听觉、嗅觉、触觉感知周围环境，而物体通过各种传感器也能感知周围环境。

相比已有的视觉感知器件，该视网膜拟态器件结构简单，无需复杂的外围控制电路，借此提供一种基于波长信息的图像分类方法，为开发低复杂度的智能人工视觉感知系统带来新策略，在图像分割、目标识别、动态追踪、飞行轨迹预测等领域具有潜在应用。