Et si les machines pouvaient voir comme nous, ou mieux encore ? Dans le domaine très compétitif de la vision artificielle, une équipe de l’Université de Fuzhou, en Chine, vient de franchir un cap décisif : elle a conçu un capteur bio-inspiré capable de s’adapter à des conditions d’éclairage extrêmes avec une rapidité et une intelligence encore inédites. Grâce à une technologie reposant sur les points quantiques, ce dispositif pourrait bien transformer l’avenir des robots, des véhicules autonomes et de l’imagerie embarquée.

L’œil humain comme modèle… et comme défi

L’œil humain est une merveille d’adaptabilité. Passer d’un tunnel obscur à la lumière crue d’un plein soleil, ou l’inverse, ne nous pose généralement aucun problème — notre vision s’ajuste, parfois en quelques secondes. Mais cette capacité repose sur un système sophistiqué associant la rétine, les neurones optiques et le cortex visuel, capable de traiter, hiérarchiser, et même anticiper les informations lumineuses.

Reproduire cette performance avec des machines a toujours été un défi. Les systèmes de vision classiques, embarqués sur les robots ou les véhicules autonomes, doivent traiter d’immenses quantités de données sans distinction, ce qui alourdit les calculs, consomme beaucoup d’énergie et ralentit les réactions dans des environnements changeants.

Une innovation au cœur nanométrique

L’approche développée par les chercheurs chinois est fondamentalement différente. Au lieu de renforcer la puissance de calcul, ils se sont inspirés du fonctionnement même de l’œil, en concevant un capteur doté d’une « intelligence optique » intégrée. Le cœur de cette innovation : les points quantiques de sulfure de plomb, de minuscules structures semi-conductrices de l’ordre du nanomètre, capables de transformer efficacement la lumière en signal électrique.

Mais surtout, ces points quantiques ont été conçus pour piéger puis libérer des charges électriques à la demande, un peu à la manière dont les cellules photosensibles de la rétine humaine adaptent leur réponse à l’intensité lumineuse. L’ensemble repose sur une structure multicouche en polymère et oxyde de zinc, traversée par des électrodes spécialisées qui pilotent le comportement du capteur.

Résultat : le capteur s’adapte en seulement 40 secondes à des variations extrêmes de luminosité — un temps plus court que celui requis par l’œil humain dans certaines conditions.

Une vision plus intelligente, moins énergivore

Outre cette capacité d’adaptation rapide, le nouveau capteur se distingue par une autre caractéristique cruciale : il traite les données à la source. Plutôt que de transmettre tous les signaux visuels à un ordinateur central pour traitement, le capteur opère une sélection des informations pertinentes, à l’image de notre cerveau qui ignore naturellement les stimuli inutiles.

Cette pré-traitement réduit considérablement la charge de calcul, économise de l’énergie, et accélère la prise de décision — une amélioration capitale pour des machines autonomes fonctionnant en temps réel, notamment dans les domaines de la mobilité ou de la robotique.

Fabrication de matériaux photosensibles à l’échelle nanométrique, appelés points quantiques. Crédits : Lin et al.

Des perspectives concrètes pour la robotique et la mobilité autonome

Ce capteur pourrait avoir des applications très concrètes dans les années à venir. Imaginez une voiture autonome sortant d’un tunnel sombre sur une autoroute en plein soleil : là où un système traditionnel pourrait être momentanément aveuglé ou lent à réagir, le nouveau capteur permettrait une adaptation instantanée, avec une perception claire et fiable des obstacles et du tracé routier.

Dans l’industrie, des robots opérant en extérieur ou dans des environnements à luminosité variable (entrepôts, zones industrielles mixtes) bénéficieraient d’une vision nettement plus stable et réactive. Et pour les robots explorateurs — qu’ils soient sous-marins, spatiaux ou terrestres — cette capacité à « voir » dans toutes les conditions pourrait faire la différence entre la réussite et l’échec d’une mission.

L’avenir : plus grand, plus intelligent

Pour l’instant, le capteur reste un prototype. Mais l’équipe chinoise prévoit déjà d’élargir ses capacités en développant des réseaux de capteurs interconnectés, capables de couvrir des champs de vision plus larges, et en y intégrant des puces d’intelligence artificielle pour aller encore plus loin dans le traitement local de l’information.

Cette combinaison de bio-inspiration, de nanotechnologie et de logique algorithmique annonce peut-être une nouvelle ère de la vision artificielle, dans laquelle les machines ne se contenteront plus de capter la lumière, mais apprendront à la comprendre comme nous.

Les détails de l’étude sont publiés dans la revue Applied Physics Letters.