Первая лаборатория: быстродействующая фотоматрица российского производства
На фоне санкций со стороны западных производителей в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого (СПбПУ) приступили к разработке компонентной электронной базы для ее интеграции в отечественные радиотехнические системы и комплексы машинного зрения и анализа изображений. Ученые Национального центра качества и экспертизы Политеха научились делать скоростные матричные фотоэлектронные преобразователи электронных пучков и оптических сигналов. По сути, речь идет об альтернативной матрице российского производства, созданной в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030» национального проекта «Наука и университеты».
«Нашу разработку проще всего представить в виде матрицы в фотоаппарате. В нем есть чувствительный элемент, который выполнен на основе кремния. Он замечательно работает и справляется со своими функциями, но его минус в том, что он слишком медленный», — рассказал руководитель проекта Алексей Можаров.
Он пояснил, что они вместе с командой делают некий аналог меньшего оптического разрешения, но такой, чтобы он мог работать гораздо быстрее. На выходе получается очень специфическая камера: если обычный фотоаппарат снимает информацию раз в миллисекунду (типичное время выдержки), то их прибор должен выдавать результат раз за 10 наносекунд, а это в 100 тыс. раз быстрее.
Умные автопилоты
Данная разработка молодого исследователя претендует на то, чтобы стать частью системы трехмерного видения, которая может быть использована для предупреждения аварий на дорогах и развития автопилотирования.
В настоящее время, по его словам, основной поток видеоинформации об окружающем мире получается с помощью фотоаппаратуры и камер: это плоские картинки, по которым крайне сложно понять расстояние между объектами, если не знать их размеры. Между тем, по мнению Можарова, в мире идет настоящая научная гонка за очень высокую скорость считывания информации.
«Порой даже человеческому глазу сложно быстро определить, где на фото настоящий автомобиль, а где искусная миниатюрная модель, а что уж говорить об искусственном интеллекте… Если вы хотите точно определять, что перед вами, нужен иной подход. Есть системы 3D видения на основе лазеров и фотодиодов — лидары, но они довольно медленные и хрупкие», — пояснил ученый.
На этой установке на полупроводниковых пластинах создаются активные слои, которые в дальнейшем используются при создании матриц скоростных фотоэлектронных преобразователей
Передовая разработка российских исследователей состоит в том, чтобы объединить плюсы обоих подходов и сделать рывок к технологиям будущего.
«Мы создали аналоги фотокамер, но работающих также быстро, как и отдельные фотодиоды. Это позволяет обрабатывать больше информации и требует меньше подвижных частей», — сообщил он.
В качестве примера ученый привел работу лазерного дальномера.
«Вы наверняка слышали и видели лидары в современной бытовой технике, например, роботах-пылесосах. Их работа заключается в свечении лазером в определенном направлении и измерении времени, за которое отраженный лазерный луч вернется обратно. Чтобы охватить всю площадь, робот вращает лазер на 360 градусов, на что требуется значительное время. А если речь идет не о безобидном пылесосе, а, скажем, о беспилотном автомобиле или беспилотном летательном аппарате, то скорости работы такого устройства уже будет не хватать — нужно смотреть во все стороны одновременно», — отметил Можаров, подчеркнув, что его разработка позволяет принимать отражения лазерного пучка, расщепленного на множество направлений, измерять уровни сигналов и анализировать их.
В СПбПУ сообщили, что данный проект имеет и многие другие потенциальные применения как в гражданской, так и в военной сфере.
Источник: РИА Новости
