El ingeniero

El reconocimiento de escenas es una de las capacidades de percepción visual de los sensores de imágenes digitales desarrollados en la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST).

Aprovechando los sensores de imagen del dispositivo de carga acoplada (CCD) que se encuentran en las primeras cámaras digitales, Dayanand Kumar, Nazek El-Atab y sus colegas han adaptado y mejorado la estructura central del CCD para crear dispositivos de memoria que pueden programarse con luz. En particular, el equipo de investigación incrustó el material bidimensional MoS2 (disulfuro de molibdeno) en una estructura de condensador semiconductor (MOSCAP) que sustenta los píxeles de almacenamiento de carga de un sensor CCD.

Se afirma que las estructuras MOSCAP de Al/Al2O3/MoS2/Al2O3/Si resultantes funcionan como un sensor 'en memoria' que atrapa la carga, que es sensible a la luz visible y puede programarse ópticamente y borrarse eléctricamente.

"Los sensores de luz en memoria son dispositivos de memoria multifuncionales inteligentes que pueden realizar las funciones de múltiples dispositivos, tradicionalmente discretos, a la vez, incluida la detección óptica, el almacenamiento y la computación", dijo El-Atab en un comunicado. "Nuestro objetivo a largo plazo es poder demostrar sensores en memoria que puedan detectar diferentes estímulos y computar".

El-Atab continuó: "Esto supera el muro de la memoria y permite un análisis de datos más rápido y en tiempo real con un consumo de energía reducido, que es un requisito en muchas aplicaciones futuristas y ... como Internet de las cosas, automóviles autónomos e inteligencia artificial, entre otros."

MÁS DE ELECTRÓNICA

Según KAUST, los experimentos con luz con una longitud de onda en cualquier parte de la región espectral azul a roja indican que una carga fotogenerada puede atraparse o almacenarse con un tiempo de retención extremadamente prolongado. El voltaje resultante de la "ventana de memoria" de >2 V se puede almacenar hasta 10 años antes de borrarse eléctricamente aplicando una señal de +/-6 V. Además, puede funcionar durante muchos millones de ciclos.

El objetivo final del equipo es crear un único dispositivo optoelectrónico que pueda realizar detección óptica y almacenamiento con capacidades informáticas.

Al combinar su estructura MoS2 MOSCAP con una red neuronal, el equipo demostró que era posible realizar un reconocimiento binario simple de imágenes, distinguiendo entre imágenes de un perro o un automóvil, con una precisión del 91 por ciento. Cada imagen tenía un tamaño de 32 × 32 píxeles, y solo se extrajo la información azul de las imágenes, ya que corresponde a la sensibilidad máxima del dispositivo.

"Los dispositivos de memoria actuales se pueden programar ópticamente pero requieren borrarse eléctricamente", dijo Kumar. "En el futuro, nos gustaría explorar sensores ópticos en memoria que puedan operarse completamente ópticamente".

Los hallazgos del equipo se han detallado en Light: Science & Applications.