研究人員展示了一種新型智慧光子感測-運算晶片，它能在奈秒時間內處理、傳輸和重建場景影像。這項進展為超高速影像處理打開了大門，有利於自動駕駛、工業偵測和機器人視覺等機器視覺應用的邊緣智慧。

邊緣運算在本地設備上執行影像處理和分析等密集型運算任務，透過增加人工智慧（AI）驅動的分析和決策，正在朝向邊緣智慧發展。

來自中國清華大學的研究團隊負責人Lu Fang說：「由於必須進行光電轉換，目前基於邊緣任務（如自動駕駛）的圖像捕捉、處理和分析速度僅限於毫秒級。我們的新晶片可以在納秒在等級的時間內完成所有這些過程，將它們全部保留在光域中。

研究人員在《Optica》雜誌上介紹了這種新型晶片，他們稱之為光學平行運算陣列（OPCA）晶片。他們表明，OPCA 的處理頻寬高達一千億像素，反應時間僅6 奈秒，比目前的方法快約六個數量級。他們還利用該晶片創建了一個集圖像感知、計算和重建於一體的光學神經網路。

論文的共同第一作者Wei Wu說：”該晶片和光學神經網路可以提高工業檢測中複雜場景的處理效率，並有助於將智慧機器人技術提升到更高的認知智慧水平。我們認為它還能徹底改變邊緣智能。

新型智慧光學運算陣列（OPCA）晶片透過在一個晶片上整合感測和運算功能，執行端到端的影像處理、傳輸和重建。

消除光電轉換

機器視覺利用攝影機、影像感測器、照明和電腦演算法來捕捉、處理和分析影像，以完成特定任務。這些訊號隨後透過光纖傳輸，用於遠距離資料傳輸和下游任務。

然而，光訊號和電訊號之間的頻繁轉換以及電子處理器的有限進步，已成為提高機器視覺速度和處理能力的主要限制因素。

Lu Fang說：「世界正在進入人工智慧時代，但人工智慧非常耗時且耗力。同時，智慧型手機、智慧型汽車和筆記型電腦等邊緣設備的發展導致需要處理、傳輸和顯示的影像資料爆炸性地增長。

在光學領域，在同一晶片上同時執行影像擷取和分析的挑戰在於找到一種方法，將用於成像的自由空間空間光轉換為片上引導光波。

相關連結：https://opg.optica.org/optica/abstract.cfm?doi=10.1364/OPTICA.516241