復旦大學開發離子-電子光探測器，有望突破人類視覺局限

    2025年8月11日，復旦大學研究人員成功研發出一種離子-電子光探測器。該設備不僅具備光檢測功能，還可在傳感器內部完成圖像處理，其研究成果有望突破人類視覺的部分局限，包括色覺缺陷等問題。

    此項創新的核心在于一款基于銅銦磷硫（CIPS）的分層光探測器。作為一種范德華鐵電材料，其支持離子與電子傳導。通過對移動CU+離子的運用，該設備呈現出非線性且依賴光照歷史的光響應特性，能夠動態調整對光的敏感度。這種可重構性使設備可選擇性增強微弱信號或抑制過度曝光區域，對于解決人類視覺中的感知差距，如對比度適應不良、顏色鑒別能力較差等問題具有重要價值。

    “這是向傳感器內計算邁出的重要一步。在該范式中，部分計算過程被物理性地嵌入傳感器內部。”論文第一作者黃海指出，“我們的設備在捕捉信息的同時即可對其進行處理，而非僅僅將光信號轉換為電信號。這不僅降低了功耗，還實現了快速、自適應的視覺響應。”

    該技術在輔助色覺障礙人群方面展現出良好前景。憑借實時重新權重光譜對比度與調節響應的能力，設備可實現自適應視覺預處理，例如增強紅色與綠色之間的顏色對比。這一特性為未來基于芯片的視覺輔助設備或假體組件的發展創造了可能，此類設備有望在復雜視覺場景中提升顏色可分性與物體識別能力。

    此外，該光探測器能夠執行去噪、對比度增強、圖像反轉濾波等基本圖像操作，且所有操作均可在設備結構內原位完成。由于這些功能無需外部電路即可實現，該設計規避了傳統圖像傳感器與處理器存在的數據瓶頸及能量開銷問題，使其成為低功耗邊緣AI應用的理想之選。

    研究團隊進一步證實，該探測器具有可編程的光響應行為，其行為會隨光照歷史發生變化。例如，可依據照明環境在正響應模式與負響應模式之間切換。這些動態特性與生物視覺適應相似，但人工系統在可調性與速度方面更具優勢。

    “人工智能視覺的未來并非僅局限于模仿生物學，更在于實現超越。”黃海補充道，“借助離子電子材料，我們能夠在材料層面嵌入智能。這為實時適應提供了可能，尤其對視力受損者具有潛在益處。”

    展望未來，研究人員計劃將該技術擴展至二維傳感器陣列，并探索其在神經形態成像系統中的整合應用。盡管色覺增強仍是一個長期目標，但這項工作為新型智能像素的發展奠定了基礎。這些智能像素模糊了傳感與思考之間的界限，不僅有望提升機器性能，還可能為人類視覺帶來新的突破。