Поляризирането на слънчевата светлина може да стане начин за навигация под водата

GPS се използва за определяне на географските координати и за точната навигация на сушата, но това не е възможно под водата. Учените са разработили възможна алтернатива – система, която анализира начина, по който слънчевата светлина се поляризира от водата, и въз основа на това определя местоположението. Тази технология открива нови възможности за подводни изследвания и ориентация, като работи на дълбочина до 300 метра. Засега точността е между 40 и 50 километра, но в бъдеще тя значително ще се подобри.

GPS системите изчисляват положението на потребителя спрямо четири или повече сателита, всеки от които се върти около Земята по добре известни траектории. Само че тези сигнали не могат да проникнат под водата, което прави GPS технологията невъзможна за използване от водолази, подводници и роботизирани изследователски превозни средства.

Слънчевата светлина преминава през водата много по-добре от радиовълните, въпреки че течността поляризира светлината. Това означава, че вместо да се разпространяват в няколко посоки, както във въздуха, всички светлинни вълни се разпространяват в една посока, по протежение на една равнина. Тази посока се определя от ъгъла, под който слънчевата светлина пада върху повърхността на водата. Ъгълът варира в зависимост от датата, времето на деня (височината на слънцето) и географското положение.

Екип от Университета на Илинойс в Урбана-Шампейн реши да използва този принцип. Учените са направили 10 милиона снимки с подводна камера с помощта на специален обектив. Този обектив показва подводните поляризирани модели на четири места: сладководното езеро в Илинойс, крайбрежните води на Флорида Кийс, залив във Флорида и езеро в Северна Македония.

Снимките са направени при различни условия – в чиста и мътна вода, на различна дълбочина, по различно време на деня и през различни сезони. Учените са маркирали всяка снимка с тази информация, създали са база данни и са я използвали за обучение на невронна мрежа. Изкуственият интелект е бил обучен да разпознава прогнозируемите промени в моделите на поляризация, свързани с горепосочените фактори.

В резултат на това невронната мрежа успява да определи географското местоположение, където камерата е направила подводната снимка, въз основа на датата, часа и модела на поляризация. Системата все още е с точност между 40 и 50 километра, но това би трябвало да се подобри с по-нататъшното развитие на технологията. Тя може да се използва на максимална дълбочина от около 300 метра, тъй като слънчевата светлина не прониква на по-голяма дълбочина. Но това е достатъчно, за да покрие до 99 % от нуждите на подводната навигация.

Тази технология дава възможност за извършване на геолокация в океана, в чиста и мътна вода, през деня и през нощта, както и на различни дълбочини.