Studiuesit krijuan sistemin e parë artificial të vizionit si për tokën ashtu edhe për ujin

Dhënia e pamjes sonë të harduerit ka fuqizuar një sërë aplikacionesh në makinat që drejtojnë vetë, zbulimin e objekteve dhe monitorimin e të korrave. Por ndryshe nga kafshët, sistemet sintetike të shikimit nuk mund të evoluojnë thjesht në habitatet natyrore. Prandaj, sistemet vizuale dinamike që mund të lundrojnë si në tokë ashtu edhe në ujë, ende nuk i kanë fuqizuar makinat tona – studiuesit kryesorë nga MIT, Instituti i Shkencës dhe Teknologjisë Gwangju (GIST) dhe Universiteti Kombëtar i Seulit në Kore për të zhvilluar një sistem të ri vizioni artificial që përsërit nga afër vizionin e gaforres fyelltar dhe është në gjendje të trajtojë të dy terrenet.

Lloji gjysmë-tokësor – i njohur me dashuri si gaforrja thirrëse, pasi duket se po bën shenjë me kthetrat e tij të mëdha – ka aftësi imazherike amfibe dhe një fushë shikimi jashtëzakonisht të gjerë, pasi të gjitha sistemet aktuale janë të kufizuara në gjysmësferike. Syri i ri artificial, që i ngjan një topi sferik, kryesisht të papërshkrueshëm, të vogël e të zi, i jep kuptim hyrjeve të tij nëpërmjet një përzierje materialesh që përpunojnë dhe kuptojnë dritën. Shkencëtarët kombinuan një sërë mikrothentesh të sheshta me një profil të shkallëzuar të indeksit të thyerjes dhe një grup fotodiode fleksibël me modele në formë krehër, të gjitha të mbështjella në strukturën sferike 3D. Ky konfigurim nënkuptonte që rrezet e dritës nga burime të shumta do të konvergojnë gjithmonë në të njëjtin vend në sensorin e imazhit, pavarësisht nga indeksi i thyerjes së rrethinës së tij.

Një punim mbi këtë sistem, bashkëautor nga Frédo Durand, profesor i inxhinierisë elektrike dhe shkencave kompjuterike në MIT dhe bashkëpunëtor i Laboratorit të Shkencave Kompjuterike dhe Inteligjencës Artificiale (CSAIL) dhe 15 të tjerëve, shfaqet në numrin e korrikut të revistës Nature Electronics.

Të dyja aftësitë e imazhit amfib dhe panoramik u testuan në eksperimente në ajër dhe në ujë duke imazhuar pesë objekte me distanca dhe drejtime të ndryshme, dhe sistemi siguroi cilësi të qëndrueshme imazhi dhe një fushë shikimi pothuajse 360 ​​gradë si në mjediset tokësore ashtu edhe në ato ujore. . Kuptimi: Mund të shihej si nën ujë ashtu edhe në tokë, ku sistemet e mëparshme ishin kufizuar në një domen të vetëm.

Ka më shumë nga sa duket kur bëhet fjalë për gaforret e fyellit. Pas kthetrave të tyre masive ekziston një sistem i fuqishëm, unik vizioni që evoluoi nga të jetuarit si nën ujë ashtu edhe në tokë. Korneat e sheshta të krijesave, të kombinuara me një indeks të shkallëzuar të thyerjes, kundër efekteve defokusuese që vijnë nga ndryshimet në mjedisin e jashtëm – një kufi dërrmues për sytë e tjerë të përbërë. Gaforret kanë gjithashtu një fushë shikimi 3D omnidirectional, nga një strukturë elipsoidale dhe me sy kërcell. Ata kanë evoluar për të parë pothuajse çdo gjë menjëherë për të shmangur sulmet ndaj banesave të baticës së hapur dhe për të komunikuar dhe ndërvepruar me bashkëshortët.

Për të qenë të sigurt, kamerat biomimetike nuk janë të reja. Në vitin 2013, një kamerë me fushë të gjerë shikimi (FoV) që imitonte sytë e përbërë të një insekti u raportua në Natyrën, dhe në vitin 2020, u shfaq një kamerë e gjerë FoV që imitonte një sy peshku. Ndërsa këto kamera mund të kapin zona të mëdha në të njëjtën kohë, është strukturalisht e vështirë të tejkalosh 180 gradë, dhe së fundmi, produktet komerciale me FoV 360 gradë kanë hyrë në lojë. Megjithatë, këto mund të jenë të ngathëta, pasi ato duhet të bashkojnë imazhet e marra nga dy ose më shumë kamera dhe për të zgjeruar fushën e shikimit, ju nevojitet një sistem optik me një konfigurim kompleks, i cili shkakton shtrembërim të imazhit. Është gjithashtu sfiduese të mbash aftësinë e përqendrimit kur ndryshon mjedisi përreth, si në ajër dhe nën ujë – prandaj shtysa për të parë gaforren që thërret.

Gaforrja u tregua një muzë e denjë. Gjatë testeve, pesë objekte të lezetshme (delfini, aeroplani, nëndetësja, peshku dhe anija) në distanca të ndryshme u projektuan në sistemin e shikimit artificial nga kënde të ndryshme. Ekipi kreu eksperimente me shumë lazer për të imagjinuar pika, dhe imazhet artificiale përputheshin me simulimin. Për të shkuar thellë, ata e zhytën pajisjen përgjysmë në ujë në një enë.

Një shtrirje logjike e punës përfshin shikimin e skemave të përshtatjes së dritës të frymëzuara biologjikisht në kërkimin për rezolucion më të lartë dhe teknika superiore të përpunimit të imazhit.

“Kjo është një pjesë spektakolare e inxhinierisë optike dhe imazhit joplanar, duke kombinuar aspekte të dizajnit të frymëzuar nga bio dhe elektronikës fleksibël të avancuar për të arritur aftësi unike të padisponueshme në kamerat konvencionale,” thotë John A. Rogers, profesor i Louis Simpson dhe Kimberly Querrey. Shkenca dhe Inxhinieria e Materialeve, Inxhinieria Biomjekësore dhe Kirurgjia Neurologjike në Universitetin Northwestern, i cili nuk ishte i përfshirë në punë. “Përdorimet e mundshme shtrihen nga mbikëqyrja e popullsisë deri te monitorimi i mjedisit.”

Ky hulumtim u mbështet nga Instituti për Shkencën Bazë, Fondacioni Kombëtar i Kërkimeve të Koresë dhe granti i Bashkëpunimit Kërkimor GIST-MIT i financuar nga GIST në 2022.