وبالتزامن مع الإعلان عن التمويل، كشفت Singular Photonics عن انضمام Dipesh Patel، المدير السابق للتكنولوجيا في شركة Arm، إلى مجلس إدارتها. وقد أمضى Patel 25 عاماً في Arm، وتولى بصفته مديراً للتكنولوجيا الإشراف على قطاعي الأبحاث وتقنية المعلومات الرقمية فيها.

من جامعة إدنبرة إلى شركة متخصصة في الفوتونيات

تأسست Singular Photonics بوصفها شركة منبثقة عن جامعة إدنبرة، انطلاقاً من أبحاث قادها البروفيسور Robert Henderson في مجال التصوير الرقمي. وشملت هذه الأبحاث تطوير حساسات صور SPAD باستخدام تقنية CMOS النانوية، إلى جانب تقنيات قياس زمن الرحلة.

وباعتبارها شركة أشباه موصلات «فابليس»؛ أي تركز على تصميم الشرائح وتقنياتها من دون تشغيل منشأة تصنيع خاصة بها، تعمل الشركة على جعل الاستشعار على مستوى الفوتون أكثر ملاءمة للأنظمة المدمجة التي تحتاج إلى تحليل فوري للبيانات.

ما الذي يميز التصوير بتقنية SPAD؟

تقيس حساسات الصور التقليدية عادةً كمية الضوء المتراكمة خلال فترة تعريض محددة. أما حساسات الصمام الثنائي الانهياري أحادي الفوتون، أو SPAD، فتستطيع رصد الفوتونات الفردية وتسجيل لحظة وصول كل منها.

ويتيح الجمع بين عدّ الفوتونات وقياس توقيت وصولها استخلاص معلومات لا تقتصر على شدة الضوء، بل قد تشمل المسافة وخصائص المواد والتغيرات في الأنسجة، بحسب طريقة إعداد الحساس واستخدامه.

وتعتمد Singular Photonics على مصفوفات SPAD مكدسة ثلاثياً، مع وضع طبقات من الحوسبة أسفل طبقة الاستشعار. ويتيح ذلك تنفيذ وظائف مثل عدّ الفوتونات، وقياس التوقيت، وإنشاء المدرجات البيانية، والتحليل الإحصائي، والارتباط الذاتي عند البكسل أو بالقرب منه.

ويهدف هذا النهج إلى تقليل الحاجة إلى نقل البيانات الخام إلى معالج أو نظام آخر، ما قد يساعد في خفض زمن الاستجابة واستهلاك الطاقة وحجم الأنظمة الطرفية وأنظمة الذكاء الاصطناعي. وبهذا التصور، لا يعود الحساس مجرد وسيلة لالتقاط الصورة، بل يصبح منصة استشعار قادرة على معالجة جزء من المعلومات في موقع الالتقاط نفسه.

Andarta: حساس مدمج للتصوير الطبي

طورت الشركة حساس Andarta بالتعاون مع شركة Meta، وتصفه بأنه حساس SPAD مدمج وعالي الحساسية موجه إلى عدد من تطبيقات التصوير الطبي، مع إمكانية المساهمة في دمج هذه التقنية داخل الأجهزة القابلة للارتداء.

ويدعم Andarta إجراء الارتباط الذاتي داخل البكسل، وهي قدرة يمكن استخدامها لتحليل التقلبات السريعة في الضوء. ومن الأمثلة التي عرضتها الشركة مراقبة معدلات تدفق الدم في الدماغ عبر تتبع التغيرات الضوئية أثناء مرور الضوء في الأنسجة، بما في ذلك أعماق لا تصل إليها حساسات قائمة حالياً.

ولا تقدم Singular Photonics Andarta بوصفه مجرد كاميرا أكثر حساسية؛ فالجمع بين رصد الفوتونات الفردية، والحجم الصغير، والمعالجة المحلية يهدف إلى جعل القياسات البصرية المتقدمة أكثر قابلية للاستخدام في الأنظمة الطبية، وربما في الأجهزة القابلة للارتداء مستقبلاً.

Sirona: حساس من 512 بكسلاً للتوقيت والتحليل الطيفي

يُعد Sirona أول منتجات Singular Photonics، وهو حساس خطي يعتمد على SPAD ويضم 512 بكسلاً، مع قدرة على إجراء العدّ الزمني المترابط للفوتونات المفردة، أو TCSPC.

وتساعد وظائف إنشاء المدرجات البيانية وتقسيم الزمن على الشريحة في تحليل توقيت وصول الفوتونات، بدلاً من الاكتفاء بقياس عددها. وتحدد الشركة عدداً من الاستخدامات المحتملة للحساس، من بينها:

• التحليل الطيفي لرامان؛
• التصوير المجهري بالعمر الفلوري (FLIM)؛
• الاستشعار بتقنية زمن الرحلة؛
• التطبيقات الكمّية.

وتجمع هذه الاستخدامات بين أدوات البحث العلمي والاستشعار الصناعي. فقد تساعد معلومات التوقيت في التمييز بين المواد أو قياس الزمن الذي يستغرقه الضوء في قطع مسافة معينة، بينما يمكن لقياسات عمر الفلورية الكشف عن خصائص لا تظهر في صورة تقليدية تعتمد على شدة الإضاءة وحدها.

الأسواق التي تستهدفها الشركة

الرؤية الآلية والذكاء الاصطناعي الفيزيائي

تستهدف Singular Photonics تطبيقات الرؤية الآلية، والأتمتة الصناعية، وما تسميه «الذكاء الاصطناعي الفيزيائي»؛ أي الأنظمة التي تتفاعل مع العالم المادي وتحتاج إلى فهم المدخلات البصرية بسرعة.

وقد تكون المعالجة على الشريحة مفيدة في البيئات التي يفرض فيها نقل البيانات أو زمن الاستجابة أو حجم النظام قيوداً على استخدام بنى الكاميرات التقليدية.

الاكتشاف العلمي والأجهزة المتخصصة

تتوافق قدرات Sirona في العدّ الزمني، وإنشاء المدرجات البيانية، وتقسيم الزمن مع تطبيقات التحليل الطيفي والمجهر وقياس زمن الرحلة والبحث في التقنيات الكمّية. وتعتمد هذه المجالات غالباً على استخراج معلومات من أعداد صغيرة جداً من الفوتونات وقياس أوقات وصولها بدقة.

التصوير الطبي والأجهزة القابلة للارتداء

يركز Andarta على التصوير الطبي، مع إمكانية دمج التقنية في أجهزة قابلة للارتداء. وتستهدف قدرة الارتباط الذاتي داخل البكسل قياسات مثل مراقبة تدفق الدم في الدماغ، حيث تمثل الحساسية العالية والحجم المدمج عاملين مهمين.

كما تحدثت الشركة في سياقات أوسع عن إمكانات في الإلكترونيات الاستهلاكية وإلكترونيات السيارات، إلا أن إعلان تمويل أغسطس يسلط الضوء خصوصاً على الرؤية الآلية، والأتمتة الصناعية، والأجهزة العلمية، والتصوير الطبي باعتبارها أسواقاً رئيسية.

ماذا سيفعل التمويل الجديد؟

تقول Singular Photonics إن الاستخدام المباشر لمبلغ 2.15 مليون دولار سيكون عملياً وتجارياً: زيادة القدرة الهندسية، وتسريع تطوير المنتجات، وتقليص الوقت اللازم لطرح مجموعة أوسع من حساسات الصور SPAD في السوق.

ويأتي انضمام Dipesh Patel إلى مجلس الإدارة ليضيف خبرة تنفيذية في قطاع أشباه الموصلات، في وقت تتحرك فيه الشركة من مرحلة الانبثاق عن جامعة إدنبرة نحو تسويق تقنياتها على نطاق أوسع. ولا يقتصر أثر الجولة، وفق هذا التوجه، على إطلاق حساس واحد؛ بل يدعم بناء عائلة من المنتجات تقوم على فكرة مشتركة: رصد الفوتونات الفردية، ومعالجة قدر أكبر من البيانات داخل الشريحة، وتكييف هذه البنية لتخدم الأنظمة الصناعية والعلمية والطبية.

وبالتزامن مع الإعلان عن التمويل، كشفت Singular Photonics عن انضمام Dipesh Patel، المدير السابق للتكنولوجيا في شركة Arm، إلى مجلس إدارتها. وقد أمضى Patel 25 عاماً في Arm، وتولى بصفته مديراً للتكنولوجيا الإشراف على قطاعي الأبحاث وتقنية المعلومات الرقمية فيها.

من جامعة إدنبرة إلى شركة متخصصة في الفوتونيات

تأسست Singular Photonics بوصفها شركة منبثقة عن جامعة إدنبرة، انطلاقاً من أبحاث قادها البروفيسور Robert Henderson في مجال التصوير الرقمي. وشملت هذه الأبحاث تطوير حساسات صور SPAD باستخدام تقنية CMOS النانوية، إلى جانب تقنيات قياس زمن الرحلة.

وباعتبارها شركة أشباه موصلات «فابليس»؛ أي تركز على تصميم الشرائح وتقنياتها من دون تشغيل منشأة تصنيع خاصة بها، تعمل الشركة على جعل الاستشعار على مستوى الفوتون أكثر ملاءمة للأنظمة المدمجة التي تحتاج إلى تحليل فوري للبيانات.

ما الذي يميز التصوير بتقنية SPAD؟

تقيس حساسات الصور التقليدية عادةً كمية الضوء المتراكمة خلال فترة تعريض محددة. أما حساسات الصمام الثنائي الانهياري أحادي الفوتون، أو SPAD، فتستطيع رصد الفوتونات الفردية وتسجيل لحظة وصول كل منها.

ويتيح الجمع بين عدّ الفوتونات وقياس توقيت وصولها استخلاص معلومات لا تقتصر على شدة الضوء، بل قد تشمل المسافة وخصائص المواد والتغيرات في الأنسجة، بحسب طريقة إعداد الحساس واستخدامه.

وتعتمد Singular Photonics على مصفوفات SPAD مكدسة ثلاثياً، مع وضع طبقات من الحوسبة أسفل طبقة الاستشعار. ويتيح ذلك تنفيذ وظائف مثل عدّ الفوتونات، وقياس التوقيت، وإنشاء المدرجات البيانية، والتحليل الإحصائي، والارتباط الذاتي عند البكسل أو بالقرب منه.

ويهدف هذا النهج إلى تقليل الحاجة إلى نقل البيانات الخام إلى معالج أو نظام آخر، ما قد يساعد في خفض زمن الاستجابة واستهلاك الطاقة وحجم الأنظمة الطرفية وأنظمة الذكاء الاصطناعي. وبهذا التصور، لا يعود الحساس مجرد وسيلة لالتقاط الصورة، بل يصبح منصة استشعار قادرة على معالجة جزء من المعلومات في موقع الالتقاط نفسه.

Andarta: حساس مدمج للتصوير الطبي

طورت الشركة حساس Andarta بالتعاون مع شركة Meta، وتصفه بأنه حساس SPAD مدمج وعالي الحساسية موجه إلى عدد من تطبيقات التصوير الطبي، مع إمكانية المساهمة في دمج هذه التقنية داخل الأجهزة القابلة للارتداء.

ويدعم Andarta إجراء الارتباط الذاتي داخل البكسل، وهي قدرة يمكن استخدامها لتحليل التقلبات السريعة في الضوء. ومن الأمثلة التي عرضتها الشركة مراقبة معدلات تدفق الدم في الدماغ عبر تتبع التغيرات الضوئية أثناء مرور الضوء في الأنسجة، بما في ذلك أعماق لا تصل إليها حساسات قائمة حالياً.

ولا تقدم Singular Photonics Andarta بوصفه مجرد كاميرا أكثر حساسية؛ فالجمع بين رصد الفوتونات الفردية، والحجم الصغير، والمعالجة المحلية يهدف إلى جعل القياسات البصرية المتقدمة أكثر قابلية للاستخدام في الأنظمة الطبية، وربما في الأجهزة القابلة للارتداء مستقبلاً.

Sirona: حساس من 512 بكسلاً للتوقيت والتحليل الطيفي

يُعد Sirona أول منتجات Singular Photonics، وهو حساس خطي يعتمد على SPAD ويضم 512 بكسلاً، مع قدرة على إجراء العدّ الزمني المترابط للفوتونات المفردة، أو TCSPC.

وتساعد وظائف إنشاء المدرجات البيانية وتقسيم الزمن على الشريحة في تحليل توقيت وصول الفوتونات، بدلاً من الاكتفاء بقياس عددها. وتحدد الشركة عدداً من الاستخدامات المحتملة للحساس، من بينها:

• التحليل الطيفي لرامان؛
• التصوير المجهري بالعمر الفلوري (FLIM)؛
• الاستشعار بتقنية زمن الرحلة؛
• التطبيقات الكمّية.

وتجمع هذه الاستخدامات بين أدوات البحث العلمي والاستشعار الصناعي. فقد تساعد معلومات التوقيت في التمييز بين المواد أو قياس الزمن الذي يستغرقه الضوء في قطع مسافة معينة، بينما يمكن لقياسات عمر الفلورية الكشف عن خصائص لا تظهر في صورة تقليدية تعتمد على شدة الإضاءة وحدها.

الأسواق التي تستهدفها الشركة

الرؤية الآلية والذكاء الاصطناعي الفيزيائي

تستهدف Singular Photonics تطبيقات الرؤية الآلية، والأتمتة الصناعية، وما تسميه «الذكاء الاصطناعي الفيزيائي»؛ أي الأنظمة التي تتفاعل مع العالم المادي وتحتاج إلى فهم المدخلات البصرية بسرعة.

وقد تكون المعالجة على الشريحة مفيدة في البيئات التي يفرض فيها نقل البيانات أو زمن الاستجابة أو حجم النظام قيوداً على استخدام بنى الكاميرات التقليدية.

الاكتشاف العلمي والأجهزة المتخصصة

تتوافق قدرات Sirona في العدّ الزمني، وإنشاء المدرجات البيانية، وتقسيم الزمن مع تطبيقات التحليل الطيفي والمجهر وقياس زمن الرحلة والبحث في التقنيات الكمّية. وتعتمد هذه المجالات غالباً على استخراج معلومات من أعداد صغيرة جداً من الفوتونات وقياس أوقات وصولها بدقة.

التصوير الطبي والأجهزة القابلة للارتداء

يركز Andarta على التصوير الطبي، مع إمكانية دمج التقنية في أجهزة قابلة للارتداء. وتستهدف قدرة الارتباط الذاتي داخل البكسل قياسات مثل مراقبة تدفق الدم في الدماغ، حيث تمثل الحساسية العالية والحجم المدمج عاملين مهمين.

كما تحدثت الشركة في سياقات أوسع عن إمكانات في الإلكترونيات الاستهلاكية وإلكترونيات السيارات، إلا أن إعلان تمويل أغسطس يسلط الضوء خصوصاً على الرؤية الآلية، والأتمتة الصناعية، والأجهزة العلمية، والتصوير الطبي باعتبارها أسواقاً رئيسية.

ماذا سيفعل التمويل الجديد؟

تقول Singular Photonics إن الاستخدام المباشر لمبلغ 2.15 مليون دولار سيكون عملياً وتجارياً: زيادة القدرة الهندسية، وتسريع تطوير المنتجات، وتقليص الوقت اللازم لطرح مجموعة أوسع من حساسات الصور SPAD في السوق.

ويأتي انضمام Dipesh Patel إلى مجلس الإدارة ليضيف خبرة تنفيذية في قطاع أشباه الموصلات، في وقت تتحرك فيه الشركة من مرحلة الانبثاق عن جامعة إدنبرة نحو تسويق تقنياتها على نطاق أوسع. ولا يقتصر أثر الجولة، وفق هذا التوجه، على إطلاق حساس واحد؛ بل يدعم بناء عائلة من المنتجات تقوم على فكرة مشتركة: رصد الفوتونات الفردية، ومعالجة قدر أكبر من البيانات داخل الشريحة، وتكييف هذه البنية لتخدم الأنظمة الصناعية والعلمية والطبية.