Pesquisadores apresentaram um processador óptico em espaço livre capaz de executar operações morfológicas – dilatação e erosão – diretamente na frente de onda luminosa, eliminando a necessidade de sensores eletrônicos e unidades de CPU. O avanço foi detalhado em Nanophotonics, na edição de 23 de fevereiro de 2026, no artigo “All-Optical Diffractive Operators for Rapid, Computer-Free Morphological Transformations”.
O dispositivo é formado por camadas difrativas espacialmente projetadas que funcionam como um “programa” físico: uma vez fabricadas – ou configuradas via modulador espacial de luz – essas camadas modificam o padrão de luz que as atravessa, produzindo a imagem dilatada ou erodida na saída.
Como funciona
Nos sistemas digitais convencionais, a aplicação de um elemento estruturante requer a captação da cena por sensores CMOS ou CCD e milhares de operações lógicas subsequentes. No novo esquema, o elemento estruturante é codificado na topografia e nos atrasos de fase das camadas ópticas. A luz que carrega a imagem interage apenas uma vez com a rede difrativa, gerando o resultado em tempo praticamente instantâneo.
Em testes experimentais, a equipe utilizou um arranjo em modo de reflexão com percurso óptico de alguns centímetros, levando a uma latência de cerca de 0,1 ns – limitada apenas pela velocidade da luz. Simulações indicam que um dispositivo monolítico totalmente fabricado, com 380 µm de comprimento axial (luz de 635 nm), pode alcançar tempos de processamento na faixa de picosegundos.
Flexibilidade e controle anisotrópico
Ao empregar otimização baseada em aprendizado profundo, os autores puderam definir digitalmente, na etapa de projeto, elementos estruturantes altamente anisotrópicos. Um exemplo demonstrado foi a erosão direcional que mantém linhas horizontais finas, como marcações de pista, enquanto remove ruídos verticais – recurso relevante para veículos autônomos.
Imagem: passing visible light through a thin
Processamento na borda do sensor
Como as camadas operam sobre o campo complexo (amplitude e fase), o sistema consegue extrair características de amostras biológicas transparentes antes que a informação de fase seja perdida na digitalização convencional. Além disso, redes difrativas podem ser empilhadas para operações compostas, como abertura (erosão seguida de dilatação) e fechamento (dilatação seguida de erosão), possibilitando a remoção de ruídos intensos.
O trabalho foi conduzido por Jingtian Hu, do Harbin Institute of Technology (Shenzhen), e Yuxiang Sun, da Chinese University of Hong Kong (Shenzhen). Ao substituir lógica digital por modulação passiva da luz, a plataforma oferece um caminho escalável para computação “pré-sensor”, economizando energia e reduzindo latência em sistemas de inspeção industrial e veículos autônomos.
Com informações de Nanowerk
