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理大科學家研發高效感應人工智能系統 膺選2024年「Falling Walls科學突破獎」十大科學家

2024年9月16日

獎項及成就

理大理學院副院長(科研)、應用物理學系教授柴揚教授在「Falling Walls科學突破獎」之「工程及科技類」榮膺十大科學家。


香港理工大學(理大)理學院副院長(科研)、應用物理學系教授柴揚教授,在享譽國際的Falling Walls科學突破獎」之「工程及科技類」榮膺十大科學家。此項殊榮表揚了柴教授在感應人工智能 (AI) 領域的開創性研究,為創造更節約能源、高效低延遲和記憶體最佳化的系統開闢了新途徑,從而促進各種應用,包括移動設備、物聯網傳感器及邊緣計算等。

柴教授憑藉在高效感應人工智慧系統領域突破科研壁壘,卓越貢獻備受認可,獲選為2024Falling Walls科學突破獎-工程與技術類別的十大科學家。他研發了新穎的器件硬件架構和優化技術,將先進的感應人工智能系統部署到移動設備、物聯網傳感器及邊緣計算中,為智慧城市、自動駕駛車輛及工業自動化等發展及應用引領變革。

柴教授的創新科研克服了感應人工智能系統在耗能、延遲和存儲器方面的關鍵障礙,釋放了有關系統在各行各業的應用潛力。特別是,嵌入式傳感器計算策略激發了決策過程和情境感知的進步、加強了私隱與安全性、並為智能自動化帶來革新。

我的長遠目標是理解並設計出具有新功能、前所未有性能的尖端微電子和納米電子器件,進一步說,我們預期開發一套成像技術,能夠感知三維(3D)深度信息、四維(4D)時空信息、以及超出可見光範圍(5D)的多光譜信息。我們將運用仿生機制來降低能耗和時延。

柴揚教授

理大理學院副院長(科研)、應用物理學系教授

Falling Walls年度科學突破獎,由位於德國柏林的德國跨界創新基金會(The Falling Walls Foundation)舉辦,旨在表彰全球最新的科研突破成果和卓越科學項目。今年,由全球知名專家組成的權威評審團審核了來自52個國家超過1,000個參賽作品。在工程與技術類別中,選出10位優秀獲獎者,並入圍最終的年度獎。

柴教授表示︰「廣泛應用的圖像傳感器,令感知終端所產生的數據大幅增加,把部分運算任務轉移到靠近數據源的感知終端顯得非常重要,有關轉移大幅壓縮了所收集到的信息之餘,還能提取關鍵信息,尤其是對多傳感器的平台。」

柴教授的研究工作根據感知與運算單元之間的實際距離,清晰界定了近傳感器運算範式和傳感器端運算範式的概念,並將功能劃分為低級和高級處理。他還研究在不同物理感知系統上執行近傳感器運算/傳感器端運算,利用先進製造技術,為硬件執行集成感知及處理單元提供潛在的解決方案。

柴教授及其團隊專注提升感應人工智能的計算硬體,是從自然生物感官系統所發現的非凡能力中獲得啟發。

仿效人類眼睛能適應不同亮度、在不同照明條件下準確辨識各種物件,柴教授和團隊研發的全新仿生傳感器可直接適應光暗,減少依賴後台運算,能夠因應不同亮度進行轉換,適應範圍更勝人類眼睛。

新的傳感器可降低硬件複雜度,在不同光暗下大幅提高影像對比,從而提供高效視覺資訊和影像辨識。這項由生物啟發的感應器內視覺適應研發成果,被評為「2022年度香港十大創科新聞」。

借鑒飛行昆蟲視覺系統的閃爍融合頻率柴教授的一項前沿研究制備了光電梯級神經元(optoelectronic graded neurons)。這項創新實現了在感知終端 (sensory terminals)有效地編碼時間信息,從而減少了計算器中融合「時空信息」所需的大量視覺數據傳輸,能以較少的硬件資源實現更敏捷的視覺感知,有望拓展應用到駕駛車輛和監測系統。

這些傑出的研究成果已在《Nature Electronics》、《Nature Nanotechnology》等權威期刊上發表,並獲《Nature》、《IEEE Spectrum》等推介,獲世界各地的研究團隊廣泛引用。

柴教授展望︰「我的長遠目標是理解並設計出具有新功能、前所未有性能的尖端微電子和納米電子器件,進一步說,我們預期開發一套成像技術,能夠感知三維(3D)深度信息、四維(4D)時空信息、以及超出可見光範圍(5D)的多光譜信息。我們將運用仿生機制來降低能耗和時延。」


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