可编程拓扑光子芯片的研究进展 研究背景 近年来，拓扑绝缘体（Topological Insulators, TI）在物理学界引起了极大的关注，其丰富的物理机制和拓扑边界模式的潜在应用使得这一领域迅速发展。自量子霍尔效应（Quantum Hall Effect）的发现以来，拓扑相（Topological Phase）的研究经历了巨大的进步，涉及到维度性、对称性、非厄米性以及缺陷等多方面的内容。当拓扑学与光子学相遇时，拓扑光子学领域迅速崛起，成为一个独立的研究方向，革命性地推动了光学科学和技术的发展。拓扑光子学系统提供了噪声小、晶格几何约束少、光学材料多样性大、光学设备可控性高以及广泛适用的非线性光学效应等诸多优势。 研究问题 尽管拓扑光子设备展现了大量的拓扑现象及其实用性的潜在应用，例如拓扑光...

通过空间-频率线索挖掘方法实现低光照RGB-T场景中的显著目标检测 显著目标检测（Salient Object Detection, SOD）在计算机视觉领域具有重要地位，其主要任务是在图像中识别出最具视觉吸引力的区域或物体。尽管在过去几十年中，SOD模型在正常光照环境中取得了一定进展，但在低光环境下仍面临严峻挑战。在低光环境下，由于光子不足，导致图像细节缺失，严重影响了SOD的性能。而这种挑战在智能监控、自动驾驶等实际应用中显得尤为突出。 近几年来，RGB-T（可见光和热红外图像）系统因其在光线不足条件下对热红外不变性的特点，引起了越来越多研究人员的关注。借助RGB-T图像，研究人员开发了一些SOD模型，通过融合可见光和热红外线索，在一定程度上缓解了低光环境下的目标检测问题。然而，这些现有...

具备完全神经形态视觉与控制的自动驾驶飞行器 背景与研究动机 过去十年间，深度人工神经网络（ANNs）在人工智能领域取得了巨大进步，特别是在视觉处理方面。然而，这些先进的视觉处理技术在实现高精确度的同时，往往需要大量且耗能的计算资源，这使得其在小型飞行机器人等资源受限的情况下难以应用。 针对这一问题，神经形态硬件通过模仿生物大脑的稀疏、异步特性，实现了更高效的感知与处理能力。在机器人领域，神经形态硬件中的事件驱动相机和脉冲神经网络（SNNs）具有低延迟、低能耗的潜力。然而，当前嵌入式神经形态处理器的限制和脉冲神经网络训练的挑战使得这些技术主要应用于低维度的感知和动作任务。 为解决这些问题，本文展示了一个全神经形态的视觉到控制的流水线，用于控制飞行中的无人机。具体而言，我们训练了一个脉冲神经网络...

立体人工复眼用于三维空间的时空感知 本研究文章发表在2024年5月15日的《Science Robotics》期刊上，题为“立体人工复眼用于三维空间的时空感知（Stereoscopic Artificial Compound Eyes for Spatiotemporal Perception in Three-Dimensional Space）”，第一作者为Byungjoon Bae，指导作者为Kyusang Lee。研究团队主要来自University of Virginia的电气与计算机工程系和材料科学与工程系。 研究背景 在自然界中，节肢动物（arthropods）的复眼是非常有效的生物视觉系统，具备广阔的视野（Field of View, FOV）和高运动敏感度，而祷蛾（mant...

用于机器人视觉的基于半球形纳米线阵列的超宽视场针孔复眼 在当代人工智能和机器人技术的迅猛发展中，视觉系统作为其中至关重要的一环，得到了广泛的关注和深入的研究。根据Zhou等人于2024年5月15日发表在《Science Robotics》上的研究论文，他们提出了一种新颖的基于生物复眼设计的人工视觉系统，该系统结合了三维打印的蜂巢结构和半球形钙钛矿纳米线光电检测阵列，从而实现了超宽视场、精准目标定位及运动跟踪功能。本文对该研究的背景、方法、结果及意义进行了全面解析。 研究背景 生物进化赋予了自然界各种视觉系统以卓越的视觉能力。例如，昆虫的复眼通过广阔的视野和快速的运动跟踪功能在自然界中取得了显著的优势。这些能力对于机器人系统具有巨大的应用潜力。然而，当前的人工复眼系统大多数依赖于可变形电子器件...

电偶联光检测技术提高多核素SPECT成像的探索 放射性药物疗法（Radiopharmaceutical Therapy, RPT）近年来引起了越来越多的兴趣，尤其是在涉及同时使用多种示踪剂的SPECT成像中。传统的成像方法容易受到不同能量γ射线的散射与串扰影响，导致成像质量显著降低。为了解决这一问题，本文的作者Yifei Jin和Ling-Jian Meng提出了一种称为电偶联光子检测（Coincidence Detection of Cascade Photons，CDCP）的方法，旨在基于电偶联光子的检测，显著减少低活性治疗性放射核素成像中的下散射和串扰污染。 研究背景 CDCP技术的提出源于传统方法在低活性放射性药物疗法成像中的局限性。诸如Ac-225、In-111、Ra-223和Lu...

学术新闻报告：软骨光传播特性研究 引言 软骨是一种复杂的生物组织，由细胞和大量基质构成。它的主要成分包括胶原纤维、蛋白多糖大分子和水，这些成分在显微结构上形成了一层层的组织分区。光在这种组织中的传播受到其内在的光学特性影响，如吸收系数（𝜇𝑎）、散射系数（𝜇𝑠）、散射各向异性因子（𝑔）和折射率（𝑛）。这些光学特性变化源于组织的微结构或病理状态，了解它们对光传播特性的影响可以揭示组织的结构和生化特性。因此，研究光在软骨中的传播特性，对于诊断和治疗具有重要意义。 背景 本文由I. Kafian-Attari、E. Nippolainen和F. Bergmann等学者撰写，分别来自University of Eastern Finland和Institute for Laser Technology...