具有仿生视觉适应功能的自供电宽带光传感器

人眼的视觉适应。供稿：刘伟珍、杨旭辉、王中强、李远征、李继秀、冯秋实、谢秀华、辛伟、徐海洋、刘一春

最近，东北师范大学紫外发光材料与技术教育部重点实验室徐海洋教授课题组提出了一种集成视觉适应功能的人工视觉设备。

该装置可在自供电模式下运行，并表现出类似人眼的良好适应行为，包括宽带光感图像适应（从紫外线到近红外）、近乎完全的光敏恢复（99.6%）和协同视觉适应，从而推动了智能光传感器和机器视觉系统的发展。

视觉感知是人类和其他脊椎动物的重要感知功能，80% 以上的感知信息来自周围环境。随着人工智能的快速发展，人们要求人工视觉系统能够模仿生物系统的视觉感知能力。其中，一个重要的功能就是视觉适应，它可以根据不同的光环境自动调整对刺激的反应。

然而，现有的模仿视觉适应功能的努力一直受困于复杂的硬件和算法，通常会降低运行效率。理想情况下，新一代具有适应功能的人工视觉系统应具有更简单的结构和更少的逻辑运算。

遗憾的是，它们的主要机制仍局限于载流子捕获或离子迁移的调制，不足以满足未来视觉自适应设备和人工视觉系统的发展需要。因此，人们非常希望探索更多的工作机制，以服务于具有简单设备结构的人工视觉系统的视觉适应功能。

光强度依赖性和宽带响应。归功于：刘伟珍、杨旭辉、王中强、李远征、李继秀、冯秋实、谢秀华、辛伟、徐海洋和刘一春

γ-InSe光传感器的生物启发视觉适应功能。作者：刘伟珍、杨旭辉、王中强、李远征、李继秀、冯秋实、谢秀华、辛伟、徐海洋和刘一春

在这项工作中，实验证明了一种基于γ-InSe薄片的双端光传感器能够模拟人类的视觉适应。动态适应的主要工作机制被证实是光热释电效应和光热释电效应的协同作用。

由于γ-InSe 光传感器可以作为自供电器件，受益于金电极和γ-InSe 之间肖特基结界面的内置电场所诱导的光电载流子分离，模拟从紫外线到近红外线的人类视觉适应。

更重要的是，该装置能表现出类似人眼的良好适应行为，包括宽带光感图像适应（从紫外线到近红外）、近乎完全的光敏恢复（99.6%）和协同视觉适应，从而推动了智能光传感器和机器视觉系统的发展。

这项研究发表在《光： 科学与应用》杂志上。

参考资料

Weizhen Liu et al, Self-powered and broadband opto-sensor with bionic visual adaptation function based on multilayer γ-InSe flakes, Light: Science & Applications (2023). DOI: 10.1038/s41377-023-01223-1