受生物技术启发的视觉系统。模拟视网膜细胞感知光线的计算机视觉设备。

　　波音787的舷窗没有遮光板，但却可通过“变色”的方式将光线调整至完全变暗。这背后的“奥秘”离不开电致变色器件技术的发展。
　　电致变色器件是美国普渡大学博士研究生陈柯的研究方向之一。几年前，她发现了一个有趣的现象，电致变色器件在有光和没有光的条件下，会呈现出截然不同的状态：没有光情况下能够持久地保持颜色，而一旦有光便很快褪色。
　　她马上联想到，这与人眼视网膜的物理现象类似，即眼睛在看到光后产生电信号，电信号转为离子信号，然后再进行三种物理现象的互相转换。
　　受人眼视网膜工作原理启发，近期，她所在的普渡大学团队利用光子调制电化学掺杂，研发了一种新型有机光电突触。这种有机光电突触集成了光感知、光电信号转换处理、现场存储和数据处理等功能。
　　并且，该设备能够对不同的光信号进行识别，模拟人类大脑的学习过程。通过利用视觉信息的感知、处理和记忆的综合功能，单层突触阵列作为人工视网膜，在不使用复杂的人工神经网络的情况下进行面部识别。
　　它使一个高密度的多能级电导调制和模拟离子通量驱动的突触，在固有的生命系统活动。以突触装置作为图像识别的组成部分，模拟和演示了人工视网膜。
　　近日，相关论文以《基于光子调制电化学掺杂的有机光电突触》（Organic optoelectronic s y n a p s e b a s e d o n p h o t o n - m o d u l a t e d electrochemical doping）为 题 发 表 在Nature Photonics。普渡大学博士研究生陈柯为论文第一作者，梅建国教授为论文通讯作者。
　　人眼可识别分辨率在15微米左右。在这种新设备中，在10cm2芯片上集成1.8万个化学晶体管，分辨率为几百微米。据介绍，该设备可将分辨率降低至10微米左右。
　　数码相机与人眼本质的区别在于，照片是一帧一帧拍出来的信息，无法识别静态信息和动态信息；而人眼可选择想要看到的信息，对于不想看到的信息会自动过滤。
　　梅建国表示：“人类的眼睛不是一个纯粹的电器件，而是光电离子器件。当光照后产生电信号，这个电信号不是瞬间消失的。因此，我们联想到用电化学晶体管将设备进行连接。”
　　从工作原理来看，光刺激操纵离子插入到光活性层的大部分，从而以一种控制的方式，对器件进行线性逐步电导调制。
　　该设备通过将由供体-受体-异质结界面组成的光活性层，纳入有机电化学晶体管的通道中。该器件在低工作电压（小于1V）下显示出显著的光电流，使高密度非挥发性电导状态能够用于神经形态计算。
　　此外，人类通过学习、遗忘和再学习三个过程获得新知识。通常，再学习过程比第一次学习需要的时间更短。研究人员在新设备中也验证了类似的行为。经过第一次学习（200次激励脉冲）和遗忘后，仅用52次脉冲，电流就可以恢复到之前的状态。从技术发展的角度，该技术目前属于
　　早期阶段，如果向工业应用发展还需要克服一系列挑战。该研究为模拟人类视觉奠定了基础，有助于大规模可编程电路的神经形态硬件的应用，例如自动化和自动驾驶纯视觉系统。
　　“这对极大简化数据具有重要的意义，与计算机视觉系统相比，不仅能够提供更简单的计算和更高的精度，并且会极大地降低能耗。”梅建国说，“从更长远的角度来看，希望有一天我们可以真正地制备出仿生人造眼睛。”
　　人眼只能看见可见光，而作为机器没有这种限制。因此，下一步该团队计划在实现人类视觉功能的前提下，能够让机器看到更长不同的波。此外，他们还打算开发设备的光线自动适应功能。（麻省）