近日，信息与电子工程学院（集成电路与科学工程学院）田博博教授和冯光迪博士后在国际顶级学术期刊Nature Sensors以全中文署名发表评论文章“Multi-mode optoelectronic devices enable compact and versatile in-sensor computing”（Nature Sensors, 10.1038/s44460-026-00083-7, 2026）（图1），评述了清华大学方璐教授和任天令教授合作团队在类脑视觉器件的最新研究工作，并对该领域的未来发展做了展望[1]。
图1田博博教授和冯光迪博士后以全中文署名在Nature Sensors发表评论文章
评论指出，视网膜丰富的功能通常需要多个模块的复杂集成，这极大地阻碍了类视网膜硬件的紧凑化。清华大学团队的一项最新工作中创新地提出了一种多种响应模式的类视网膜传感器，它能够在单个物理器件内同时实现视网膜中的三种功能[2]。该器件由简单的两端点二维异质结构（Sb₂Te₃/MoS₂）构成。通过改变所施加的偏置电压和入射光的强度，该器件能够在三种不同的模式（线性传感、光电突触行为和神经元脉冲发放）下工作并且可以实现模式之间切换（图2）。该器件消除了对不同模块进行异质集成的需要，从而避免了随着集成度提高而加剧的界面寄生、信号转换和数据搬移瓶颈，为实现高密度感内计算开辟了一条可扩展的道路。通过调整偏置电压或光照条件，这种多功能传感器件构成的类视网膜可以动态地重构为传感器、突触或神经元，从而实现按需重新分配资源以适应不断变化的视觉环境。这一能力对于任务或环境频繁变化的实际视觉场景至关重要。
图2单个物理器件内同时实现视网膜中的三种功能[1]
评论还进一步提出展望，具有由光脉冲序列直接驱动的、频率编码的脉冲响应传感器件有望在事件相机中获得应用，特别是超大像素规模的事件相机。事件相机具有高动态范围、无运动模糊和低功耗等独特优势。然而，最先进的事件相机通常依赖复杂的CMOS电路来检测光强变化，这限制了像素间距和整体阵列的紧凑性。相比之下，单个传感器直接将入射光强度编码为不同频率的电脉冲，从根本上简化了事件产生机制。与采用复杂CMOS电路的传统事件相机相比，这种方法实现了更为紧凑的像素设计和显著更高的像素密度。它为下一代高分辨率事件驱动视觉系统提供了一条有前景的路径，并将推动神经形态感知与计算领域的进一步进展。
评论最后强调，这项研究在融合功能多样的光电计算方面树立了一个重要里程碑，但将其推向大规模商业应用仍需要克服一系列工程上的障碍。例如，器件在聚焦激光脉冲下表现出高效的脉冲发放行为，但在微弱、宽谱、未经校准的环境光下维持稳定触发，还需要在材料探索和能带工程方面进一步优化以提高灵敏度。尽管如此，在单个两端器件中实现三种不同模式的光电响应功能，为具有事件驱动编码、多自由度可重构以及可扩展集成光学预处理神经网络的未来视网膜形态神经系统照亮了一条极具前景的演化路径。
第一作者简介
冯光迪，信息与电子工程学院（集成电路科学与工程学院）博士后，以一作(含共同)身份在Nat. Sens. (独立一作), Nat. Mater. (共一), Nat. Commun. (3篇，均为第一作者)，Adv. Mater. (第一作者)和Adv. Funct. Mater. (2篇，第一和共一)和InfoMat (独立一作)等顶级期刊发表论文14篇，其中Nature子刊系列5篇，ESI热点引用1篇和高被引2篇。成果入选2024年世界人工智能大会青年优秀论文奖，获批国自然青C和上海市启明星培育项目，以负责人身份获得2025年中国国际大学生创新大赛产业赛道金奖。
通讯作者简介
田博博，信息与电子工程学院（集成电路科学与工程学院）教授，获批国家自然科学基金委员会青B项目（优秀结题）、国家重点研发计划青年科学家项目（首席）、重庆市杰青和上海市启明星等科研项目。从事铁电类脑器件与芯片集成的研究，以第一作者/通讯论文在Nat. Mater.、Nat. Electron.、Nat. Sens.和Nat. Commun.等顶级期刊发表论文60余篇，其中Nature子刊系列9篇，ESI高被引5篇。获得2024世界人工智能大会青年优秀论文奖、2025第三届智能材料与光电子器件研讨会新锐科学家奖和2025材料科学发展大会青年科学家奖；担任中国神经科学学会类脑智能分会委员会委员，Nano-Micro Letters、Exploration、InfoMat、Brain-X、Chip和International Journal of Extreme Manufacturing等高影响力学术期刊的青年编委，Information & Functional Materials期刊“铁电类脑器件”专题的编辑。
论文链接：
[1] https://www.nature.com/articles/s44460-026-00083-7
[2] https://www.nature.com/articles/s44460-026-00081-9
