南京大学「国家杰青」团队,不到一个月,Nature Electronics之后,再发Nature Sensors!
继2026年2月底在《Nature Electronics》发表通信感知型存算一体无线神经网络的突破性成果后，南京大学缪峰教授、梁世军教授、杨悦昆副教授领衔的团队提出基于二硫化钼（MoS₂）光电晶体管阵列的传感器内无线计算架构，搭建包含发射端（编码、载波调制、功率放大）和接收端（低噪声放大、相干解调、滤波）的完整硬件系统，验证了该架构在图像识别精度、压缩比、延迟及鲁棒性方面的核心性能，同时通过仿真证明其在超高分辨率成像和带噪信道传输中的可扩展性。以“In-sensor wireless computing for intelligent remote sensing”为题发表在《Nature Sensors》，一个月内连续斩获两篇大《Nature》子刊。通过直观示意图清晰对比了传统遥感架构与新型架构的核心差异，左侧揭示了传统架构需逐像素数模转换、延迟随图像尺寸平方增长的固有局限，中间呈现了传感器内无线计算的一体化流程——借助光学傅里叶变换和微透镜阵列实现硬件级图像压缩，同步捕获空间频率的振幅与相位信息，再通过光电信号调制直接转化为可无线传输的电信号，右侧则阐明了基于交流光响应和频分复用的编码机制，即光强编码为交流光电流振幅、光传播方向编码为不同驱动频率，完整呈现了“成像-压缩-调制-传输”融合为单一步骤的核心设计逻辑。图2：直流和交流驱动电压下MoS₂光电晶体管的光响应特性进一步表征了MoS₂光电晶体管的核心性能：展示了器件的结构与光学显微镜图像，通过直流驱动下的IDS-VDS曲线验证了光电流随光强增加的光电导效应；通过交流驱动下的IDS-时间曲线和振幅映射图，证实光电流振幅仅由光强调制、与驱动频率无关，且波形与驱动电压保持一致，为频分复用编码提供了关键性能支撑。图3：基于MoS₂光电晶体管阵列的传感器内无线信号调制该图聚焦2×2MoS₂光电晶体管组成的交流光电编码单元，通过实验验证了信号调制功能：当光斑照射单元内不同位置（对应不同相位梯度）时，单元输出信号的时域波形呈现明显差异，经傅里叶变换后的频域图谱中，峰值频率与被照射器件的驱动频率完全一致，证明该阵列可同步编码光强（振幅总和）和光传播方向（峰值频率）两类空间频率信息。图中展示了硬件系统的完整实现与性能验证结果：呈现了发射端、传输链路与接收端的架构设计，通过实测信号波形证实了编码、调制、传输与解调的有效性；基于FashionMNIST数据集的测试显示，接收端基于压缩空间频率信息的识别精度与原始图像相当，混淆矩阵进一步验证了识别的稳定性；数据对比表明，该架构实现了30:1的压缩比，对10000×10000像素图像的传输延迟仅10.26ms，较传统架构降低96.8%，且数据量大幅缩减。该研究创新性地提出传感器内无线计算架构，通过MoS₂光电晶体管阵列的交流光响应特性，实现了成像、压缩、调制与传输的一体化，在保证识别精度的前提下，大幅降低了遥感成像的传输延迟并提升了压缩比，同时在超高分辨率成像、带噪信道传输等场景中展现出优异的可扩展性和鲁棒性。这项工作不仅突破了传统遥感架构的固有局限，更为下一代低延迟智能遥感、星地网络通信及边云协同计算提供了全新技术路径，具有重要的理论价值与应用前景。
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https://www.nature.com/articles/s44460-026-00043-1来源：BioMed科技声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！
