具有感存算一体化的新型神经形态视觉传感器

传统的数字图像处理系统包括图像传感器与图像处理单元,二者在物理空间上分离,图像信息在其间的传输造成了延时与能耗。此外,数字图像传感器基于"帧"的工作原理,可能丢失一些重要信息,或者造成数据冗余。人类视觉系统提供了一种高效并行的信息处理方式。神经形态视觉传感器能够模拟人类视网膜的功能,同时具备感知光信号、存储信号和进行信息预处理的功能。这类感存算一体化的神经形态视觉传感器简化了人工视觉系统的电路复杂性,提升了信息处理效率,节省了系统功耗。文章总结了传统的数字图像传感器存在的问题,介绍了几种重要的人工神经网络,讨论了新型神经形态视觉传感器的研究进展和存在的问题。     

光纤传感器及其研究现状

 随着现代科学技术的发展,信息的获得显得越来越重要。传感器正是感知、检测、监控和转换信息的重要技术手段。     

基于激光和单目相机信息融合的智能轮椅避障策略研究

针对智能轮椅使用环境复杂多变,障碍物形状各异,单一传感器无法获得完整的环境信息的问题,提出一种基于激光传感器和单目视觉传感器信息融合的障碍物检测方法。通过单目相机和激光雷达传感器感知智能轮椅周围环境,得到障碍物的形状、距离分布状况等信息;在此基础上提出两种传感器信息的融合策略,建立局部障碍物地图,进一步采用模糊神经网络完成整体避障算法,实现智能轮椅安全、快速避障等功能。实验结果验证了文中所提避障算法的可行性及有效性。     

一种改进的DV-HOP算法在无线传感网中的定位研究

WSN中的信息传递主要通过传感器来进行传递信号,针对无线传感中DV-Hop算法在节点定位上存在精度低的问题,本文首先提出建立双曲线二维模型用来确定锚节点与未知节点的距离关系,其次设定误差系数使得传感器节点之间的误差降低,最后采用斯蒂芬森迭代法(Steffensen)定位方法对传感器节点进一步进行定位修正。仿真实验表明本文算法的在远程控制的中定位精度提高,传感器之间能量消耗降低,具有一定的推广价值。     

传感器——信息时代的电子感官

在传感器产生之前,人是通过五官（视、听、嗅、味、触）来获取信息的。人体五官确实是很敏感的“传感器”,但所起作用有限,对很多信息（如电场、磁场、高温等）无法或不能直接感受,而且这些对信息亦不能精确量化。比如,双手可以区分两个物体的轻重,但却无法精确判断其差别。而传感器能将被测信息转换成可精确测量的信号,可以说它是人类五官的补充和扩展。传感器与人的感官一一对应。举例来说,相当于视觉的传感器是光敏传感器,如CCD传感器、光敏晶体管、光电倍增管等;相当于听觉的是力敏传感器,如电容式话筒、     

美国科学院国家材料顾问委员会建议“使旧材料学会新技巧”

美国科学院的国家材料顾问委员会受ＮＡＳＡ和五角大楼高级研究项目部（ＡｄｖａｎｃｅｄＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｊｅｃｔｓＡｇｅｎｃｙ）的委托，提出了《扩展传感器材料的视野》（ＥｘｐａｎｄｉｎｇｔｈｅＶｉｓｉｏｎｏｆＳｅｎｓｏｒＭａｔｅｒｉａｌｓ１））报告．报告认为：激光和光纤传感在发展工业和研究用新传感器方面的前景光明，例如，它可用来监测树脂热固过程和半导体加工过程，它在能感知和补偿形状变化的“智能”结构中和新的化学传感器中也可以起重要作用。报告呼吁：政府不宜重点支持发展用于传感器的新材料，而是应该集…     

适用于实时避障的新型智能化机器人敏感皮肤的研究

在未知环境中,实时避障是实现智能化机器人自主工作的关键技术。敏感的皮肤可以使智能机器人具有环境感知和实时决策的能力。研制的敏感皮肤南模块化和带有强数据处理能力的微型红外传感器阵列构成,可以粘贴在机器人表面,依赖于皮肤上的红外传感器来感知外部环境。系统采用了几何光学模型法来测量敏感皮肤与障碍物间的距离。实验结果表明,在感知区域内,敏感皮肤能够实时准确地给出多关节机器人周围的障碍物存在和距离信息,为解决机器人避障问题提供新的范例。同时敏感皮肤的研制也是机器人在传感和控制领域中应用的一次尝试,对促进机器人和各相关科学的发展及提高机器人智能化的水平具有深远的意义,并将有着广阔的应用前景。     

应用于感存算一体化系统的多模调控忆阻器

交互式人工智能系统的构建依赖于高性能人工感知系统和处理系统的开发.传统的感知处理系统传感器、存储器和处理器在空间上是分离的,感知数据信息的频繁传输和数据格式转换造成了系统的长延时与高能耗.受生物感知神经系统的启发,耦合感知、存储、计算功能的感存算一体化技术为未来感知处理领域提供了可靠的技术方案.具有感知光、压力、化学物质等能力的忆阻器是应用于感存算一体系统的理想器件.本文从器件层面综述了应用于感存算一体化系统忆阻器的研究方向和研究进展,包括视觉、触觉、嗅觉、听觉和多感官耦合类别,并在器件、工艺与集成、电路系统架构和算法方面指出现阶段的挑战与展望,为未来神经形态感存算一体化系统的发展提供可行的研究方向.     

信息传感技术中的物理现象与规律

 信息技术作为21世纪最具有潜力的技术深刻地影响着社会的进程。在信息时代,信息是一种比能源与材料更为重要的资源,“信息获取技术”“信息传输技术”与“信息处理技术”共同构成了现代信息科学技术的三个重要的组成部分。如何准确、及时、有效地获得各种各样的信息是信息获取技术所要求的,具有重要的地位。信息的采集类似于人类的感官系统,负责收集原始的信息,由各种各样的传感器完成。传感器作为信息收集的源头,其工作原理与物理规律密不可分,以下阐述现代信息传感技术应用中的物理现象与规律。     

超高压光纤压力传感器理论和实验研究

本文提出了一种新型超高压光纤压力传感器.并用一种几何光学计算方法,用来计算该传感器的耦合系数曲线.在此基础上,设计并加工出一种具有新特点的超高压光纤压力传感器.这种传感器的实验研究结果与理论分析一致.     

探索微观世界的眼睛——量能器

正人类的生存和活动离不开从环境中获取各种信息。在现代科技主导的信息社会中,各种传感器和探测器成为人类感官的延伸,其技术的进步不断推动人类对自然的认知、适应和发展。粒子物理与核物理的研究中有这样一类特殊的探测器,承担着测量微观粒子能量等性质的艰巨任务,它们就是量能器(calorimeter)。量能器测量微观粒子的能量主要依赖于粒子与量能器的相互作用。从相似的原理出发,     

光纤模斑谱复合材料固化传感器研究

本文报道了一种新型光纤传感器,其原理为通过测量光纤末端近场模斑谱来反映埋置在周围的树脂折射率的变化。计算了随着在树脂固化过程中折射率变化的功率谱密度分布,给出截止频率与折射率的近似关系。通过测量折射率匹配液,对传感器误差进行了估计。给出了利用这种传感器进行复合材料树脂固化监测的实验结果。发现这种光纤传感器的信号可以用来反映固化凝胶点和固化结束点。指出由于固化后光纤仍保持光波导特性,该光纤还可以用来监测受环境扰动的结构,如温度变化、振动等     

光纤超声传感器及应用研究进展

光纤超声传感器通过检测光纤内传输光的强度、波长、相位、偏振态等参数感知超声波的相关信息.相比于传统的电类超声换能器,光纤超声传感器能够实现宽频带超声波信号的高灵敏探测,且其良好的抗干扰能力和复用性,可有效地提高超声波探测的可靠性和效率,在水下国防安全、生物成像、无损探伤、地震物理模型成像等领域具有巨大的应用潜力.目前,按照传感结构,光纤超声传感器可分为光纤强度调制型、光纤干涉型和光纤光栅型,并在不同方面发挥着各自的优势,均受到关注.本文主要综述了这几种传感器的传感机理、实现方法、发展现状,总结了光纤超声传感器的几个应用领域及面临的科学技术挑战,重点讨论了光纤超声传感器作为一种新技术应用于地震物理模型成像.     

基于微纳光纤的柔性仿生微结构触觉传感器研究

人类指尖的指纹图案以及互锁的表皮-真皮微结构在放大触觉信号并将其传递给各种机械感受器方面发挥着关键作用，从而实现对各种静态和动态触觉信号的时空感知。本文报道了一种受指尖皮肤微结构启发的微纳光纤柔性触觉传感器，该传感器具有环形脊的指纹状表面、错峰互锁的微结构以及刚度差异化的树脂/聚二甲基硅氧烷多层结构。通过这些设计特征，传感器能够以高耐久性、高灵敏度(20.58%N^-1)、快速响应(86 ms)及大动态范围(0～16 N)检测多种时空触觉刺激，包括静态、动态压力和振动，并能够识别物体的硬度和表面纹理差异。该传感器具有结构紧凑、制作简便、易集成、抗电磁干扰等优点，可被应用于机器人皮肤、可穿戴传感器和医疗诊断设备中。     

重力测量进入量子时代

人们熟知的量子技术大多与计算相关,一台好的、功能强大的计算机在解决复杂问题上是非常有吸引力的.计算机作为数据处理工具,无论是量子的还是经典的,都是将数据转换成信息后,才被用于工业、医学等领域,但前提是要有用来采集这些关键数据所必需的高质量传感器.     

目标方位的声压、振速联合估计

单个小水听器不能用来估计目标方位,单个小尺度声压、振速组合传感器能对目标方位作出有效估计。本文讨论理想条件下组合传感器目标方位的最大似然比估计,并给出湖试结果。     

数据驱动的空间目标图像信息感知技术

从空间目标的观测图像中自动感知其类别及工作状态对军事国防及空间探测等具有重要意义。为实现对空间目标图像信息的自动化精确感知,提出了一种数据驱动的空间目标图像信息感知技术。所提技术以深度卷积神经网络为基础,利用海量的模拟数据和少量的真实数据训练神经网络,训练后的神经网络能够直接从空间目标图像中感知空间目标的载荷及工作状态等信息。以两个空间目标图像信息感知任务为例,对技术实用性进行了测试。在空间目标载荷识别任务中,所提技术可以对不同模糊程度及不同噪声水平条件下的未知空间目标图像进行载荷识别。结果表明,对于不同的空间目标载荷,所提技术的平均识别准确率超过80%,检测速度可达50 frame/s。在空间目标状态感知任务中,采用模型组合方法搭建了空间目标工作状态感知专家系统。根据空间目标图像,实现了对空间目标工作状态信息的感知,验证了数据驱动的空间目标图像信息感知技术的有效性。     

量子十问之八 量子也有存储U盘?

<正>存储器的功能就是把信息存储起来,直到需要用到的时候再读出。信息的存储是人类文明传递的重要手段,也是现代信息技术的一个核心环节。伴随着人类历史的发展,信息存储的介质也在不断变化。语言是人类最初的交流方式,大脑是信息存储的最早介质。它使得人类能够持续生存与进化。从语言到文字是人类文明进步的一个转折点,信息可以脱离人本身以文字等形式保存起来并传递下去。人们先后使用过石头雕刻、绳子打结、     

敏感技术物理及应用专题系列(Ⅱ) 固态传感器

大规模集成电路使人类社会进入了微电子化、自动化和信息化的新时代.这一时代的特点是信息处理能力极强的微型计算机普及应用.相比之下,作为信息采集手段的传感器就显得落后,很不适应.在客观需要的推动下,从70年代后期以来,在全世界范围内出现了发展传感器的热潮,这一热潮的主要特点就是研制各种以固体物性原理为基础的固态传感器(或称为物性型传感器),以与飞速发展的固态微电子技术相适应.这一发展阶段的历史还不长,但进展却十分惊人,各种新型的传感器已大量出现,它不仅提高了传统的结构型传感器在机械量等方面的测量水平,而且在物理量和化…     

检测痕量Hg~(2+)的量子点荧光传感器系统设计（英文）

针对当前痕量Hg2+检测大多是借助于大型化学分析仪器在实验室条件下完成而无法满足现场检测需求的现状,基于量子点荧光淬灭原理设计了一种反射式痕量Hg2+检测传感器,主要包括荧光感知和电信号处理两个模块。荧光感知模块主要由激光光源、光路准直及光电探测器构成,实现了荧光信号的激发和感知。电信号处理模块完成了对感知信号放大滤波等处理,最终在linux系统的QT界面中显示Hg2+浓度。该传感器系统实现了仪器的小型化与低成本。试验表明Hg2+浓度在15.0×10-9~1.8×10-6 mol·L-1范围内,传感器检测结果具有很好的线性关系,回归拟合方程为V0/V=1.309 13+3.37c,其中c为Hg2+浓度,单位为μmol·L-1;V0为空白检测值,单位为mV),线性度为0.989 26。离子抗干扰实验中,Ca2+,Mn2+,Pb2+对Hg2+检测结果有微弱影响(4%~7%),其他常见离子的影响(3%)可以忽略,表明传感器具有优越的选择性。传感器响应时间为35s,并具有良好的重复性和选择性,实现了痕量Hg2+的现场快速有效检测。