图说：上理工团队提出纳米加工技术领域“全光推理全息纳米结构”研究方案 来源／采访对象供图

用激光在纳米尺度打印一层特殊的神经网络，这层“超级薄膜”就能让普通的图像传感器具备“识图”的智能，而且还是低功耗的。今天，上海理工大学未来光学实验室人工智能纳米光子学中心顾敏院士团队在《光：科学与应用》（Light: Science and applications）杂志上发表高水平论文“CMOS集成纳米打印高神经元密度近红外推理感知器”（Nanoprinted high-neuron-density optical linear perceptrons performing near-infrared inference on a CMOS chip），提出了纳米加工技术领域“全光推理全息纳米结构”研究方案，这项研究让“识别”可以在一只镜头上“离线”实现。

论文第一作者、上理工特聘研究员艾莲娜·高伊（Elena Goi）博士介绍，目前被广泛应用的人脸识别功能首先由传感器收集人脸光学信息，发送到计算机转化为电子信息再进行数据分析与输出，而团队自主研发的激光纳米打印技术，在可见光和近红外波段制备了一种全新的全息感知器，可以将AI光学器件直接集成到现有的成像传感器中，省略了传统方式“光到电”的转换过程，并且实现智能推演。这项技术与毫米波、微波等波段运行的衍射设备和集成光子硬件相比，算力提高了6个数量级；在单层纳米尺度每平方厘米部署超过5亿个神经元，密度达到人类大脑神经元的1／400。

在实验中，经过学习训练，新器件能够分辨手写字母和钥匙、蝴蝶等图像。这项技术意味着光学信息处理直接在光域内完成，未来将在安检、医疗影像、智能驾驶、卫星图像处理等领域带来占用空间更小、能耗更低、成本更低的智能光电器件。“相当于在成像传感器上放置量身定制的、针对特定任务的智能眼镜，可以在CMOS检测到传入的光学信息之前对这些信息进行处理。”顾敏提到，这项研究首次通过实验证实了近红外的光学智能推演，进一步创新机器学习算法、增强光机器学习，未来智能成像设备、光保真技术（Li-Fi）、安全访问系统等新应用都将应运而生。

这项研究工作得到上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重大项目资助。