A self-powered artificial retina perception system for image preprocessing based on photovoltaic devices and memristive arrays

神经形态工程学 记忆电阻器 计算机科学 仿真 材料科学 人工神经网络 卷积神经网络 视网膜 人工智能 电子工程 工程类 光学 经济 经济增长 物理
作者
Xiaoyang Yang,Ziyu Xiong,Yongji Chen,Yi Ren,Li Zhou,Huilin Li,Ye Zhou,Feng Pan,Su‐Ting Han
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:78: 105246-105246 被引量:151
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2020.105246
摘要

Artificial retina perception system is significant to pattern recognition and visual function emulation. However, the recent artificial retina system is mainly reported on the integration of three-terminal transistors, whose structural limitations may result in low processing speeds and high energy consumption due to a low array density and complex line design. Furthermore, the external power source is required to drive devices so that the power consumption of the system would increase. Here we present a self-powered artificial retina perception system by utilizing two-terminal solar cells as artificial neurons and perovskite-based memristors as artificial synapses, ensuring the bio-inspired retina system with extendable crossbar array structure for high-density and low power consumption neural networks. By a light stimulation with various wavelengths and intensities, the electrical pre-synaptic signal is generated in the solar cell and subsequently transferred to the perovskite-based memristor to perform further information preprocessing. Especially, the applicability of the artificial retina system to neuromorphic computing is demonstrated for contrast enhancement and noise reduction. The retina perception system is capable of feature extraction by to implement partial functions of convolutional neural networks (CNNs) on the hardware level with improved recognition rate, boosted recognition speed, and reduced energy consumption.
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