Учени създадоха камера, която разпознава обектите без електричество

Камера с метаповърхности 200 пъти ускорява машинното зрение.

Учени от Принстънския университет и Вашингтонския университет представиха камера за компютърно зрение, която използва светлина вместо електричество. Технологията, базирана на метаповърхности, възнамерява да направи революция в системите за изкуствен интелект, като позволи мигновено разпознаване на обектите при минимална консумация на енергия.

Изследването е започнало с изучаването на метаповърхностите – свръхтънки материали с наноструктури, които могат да манипулират светлината без традиционните лещи. Вместо обичайните стъклени или пластмасови елементи екипът използва 50 слоя металещи, което им дава възможност да прехвърлят голяма част от изчислителната тежест върху самата оптика. Миниатюрните лещи действат като оптична невронна мрежа, обработвайки изображения със скорост 200 пъти по-висока от тази на традиционните методи.

Едно от ключовите открития е осъзнаването на факта, че не е задължително камерата да пресъздава точната картина на заобикалящата я среда, за да работи ефективно. Вместо това метаобективът филтрира оптичните данни, като откроява по-значимите характеристики, като например границите на обектите, разликата между светлите и тъмните зони и елементите, недостъпни за човешкото око. По този начин компютърът получава предварително обработена информация, което му позволява да изпълнява по-бързо задачите за класификация.

Разработеният от учените метод позволява да се извършват свръхбързи изчисления с минимална консумация на енергия. За разлика от традиционните невронни мрежи, които изискват много математически операции, системата извършва анализ на изображението директно в момента, в който светлината преминава през метаповърхностите. Това дава възможност да се обработва цялото изображение, без да е необходимо да се прилагат множество филтри за отделните пиксели.

Този принцип на работа наподобява зрението на някои животни, като скаридите богомолки или сепиите, чиито очи са в състояние да анализират поляризацията на светлината, което е невъзможно за конвенционалната оптика. Изследователите смятат, че комбинацията от хардуер и изчислителни процеси, както в природата, може да доведе до по-ефективни системи за компютърно зрение.

Разработеният от учените метод позволява да се извършват свръхбързи изчисления с минимална консумация на енергия. За разлика от традиционните невронни мрежи, които изискват много математически операции, системата извършва анализ на изображението директно в момента, в който светлината преминава през метаповърхностите. Това дава възможност да се обработва цялото изображение, без да е необходимо да се прилагат множество филтри за отделните пиксели.

Този принцип на работа наподобява зрението на някои животни, като скаридите богомолки или сепиите, чиито очи са в състояние да анализират поляризацията на светлината, което е невъзможно за конвенционалната оптика. Изследователите смятат, че комбинацията от хардуер и изчислителни процеси, както в природата, може да доведе до по-ефективни системи за компютърно зрение.

В момента технологията е на етап прототип и е приложена успешно за една конкретна задача. Потенциалът ѝ обаче обхваща широк спектър от приложения, включително автономни системи, медицинска диагностика и устройства с добавена реалност.