MISEL: ein neues EU-Projekt zur Entwicklung einer intelligenten Kamera-Sensorik

AMO GmbH ist Partner von MISEL (Multispectral Intelligent Vision System with Embedded Low-Power Neural Computing), einem Projekt, das darauf abzielt, ein bio-inspiriertes Bildverarbeitungssystem zu entwickeln, das in der Lage ist, fortgeschrittene Erkennungsaufgaben zu implementieren, aber mit viel geringerer Größe, Gewicht und Stromverbrauch als marktübliche Komponenten. Das Projekt wird von der Europäischen Kommission im Rahmen des Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramms mit einem Gesamtbudget von 4,96 Millionen Euro gefördert.

Die Architektur des von MISEL angestrebten Bildverarbeitungssystems ist inspiriert von den neurobiologischen Strukturen des menschlichen Sehsystems. Die Schlüsselidee ist, bestimmte Lern- und Entscheidungsfähigkeiten direkt in den Kamerasensor zu implementieren. Dies wird die Geschwindigkeit und die Energieeffizienz des Bildverarbeitungssystems erheblich steigern und eine schnelle Situationserkennung in sich dynamisch verändernden Umgebungen ermöglichen. Um dieses Ziel zu erreichen, wird MISEL Kamerasensoren entwickeln, die mit Pixeln mit eingebauten synaptischen Gewichten ausgestattet sind, die durch gezielte Lernprozesse auf die Erkennung verschiedener Muster trainiert werden können.
Die neuen Kamerasensoren werden auf klassischer Silizium-CMOS-Elektronik basieren, erweitert um neu entwickelte neuromorphe Elemente und um Graphen-basierte Photodetektoren mit adaptiver Empfindlichkeit für sichtbares und infrarotes Licht. Diese multispektrale Empfindlichkeit wird den operationellen Einsatz auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen wie Dunkelheit, Nebel etc. ermöglichen. Mögliche Anwendungsgebiete des MISEL-Vision-Systems sind autonomes Fahren, autonome Robotik und Überwachungssysteme.
MISEL ist ein hochgradig interdisziplinäres Projekt, an dem neun europäische Forschungsteams mit komplementärem Fachwissen in den Bereichen Computer Vision, Theorie und Algorithmen des maschinellen Lernens, Nano- und Bauelementetechnologien, Schaltungsdesign und Evaluierung von Systemen der künstlichen Intelligenz beteiligt sind. Koordiniert vom VTT Technical Research Centre of Finland, umfasst das MISELS-Konsortium neben AMO GmbH die Bergische Universität Wuppertal (Deutschland), das Fraunhofer-Zentrum für Angewandte Nanotechnologie (Deutschland), Kovilta Oy (Finnland), Lund University (Schweden), Lodz University of Technology (Polen), Santiago de Compostela University (Spanien) und das Laboratoire national de métrologie et d’Essais (Frankreich).
„Als Forschungsunternehmen mit dem Schwerpunkt Technologietransfer ist AMO für die physikalische Realisierung von Pixeln mit eingebautem synaptischen Gewicht verantwortlich, sowie für die Erforschung der Skalierbarkeit ihrer Herstellungsprozesse¹„, erklärt Zhenxing Wang, Leiter der Graphene Electronics Group bei AMO. „Darüber hinaus werden wir unser umfangreiches Know-how auf dem Gebiet der Graphen-basierten Photodetektoren^2,3 nutzen, um die intensitätsadaptiven, multispektralen Photodetektoren zu entwickeln, die einer der wichtigsten Bestandteile des Projekts sind. Diese Aufgabe werden wir gemeinsam mit der Gruppe von Prof. Daniel Neumeier an der Bergischen Universität Wuppertal durchführen – eine hervorragende Möglichkeit, die langfristige Partnerschaft mit unserem ehemaligen Gruppenleiter zu festigen.“
MISEL wird im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union unter der Fördervereinbarung Nr. 101016734 gefördert.

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Referenzen

1. Neumaier, D., Pindl, S. & Lemme, M.C. Integrating graphene into semiconductor fabrication lines. Nat. Mater.18, 525–529 (2019).
2. D. De Fazio, B. Uzlu, I. Torre, C. Monasterio, S. Gupta, T. Khodkov, Y. Bi, Z. Wang, M. Otto, M. C. Lemme, S. Goossens, D. Neumaier, and F. H. L. Koppens, Graphene–Quantum Dot Hybrid Photodetectors with Low Dark-Current Readout, ACS Nano 14, 11897–11905 (2020).
3. S. Riazimehr, S. Kataria, J.M. Gonzalez-Medina, S. Wagner, M. Shaygan, S. Suckow, F.G. Ruiz, O. Engström, A. Godoy, M.C. Lemme, “High Responsivity and Quantum Efficiency of Graphene / Silicon Photodiodes Achieved by Interdigitating Schottky and Gated Regions”, ACS Photonics 6, 107-115 (2019).