الذكاء الاصطناعي يستخدم لتحديد مصادر الضوء بأقل عدد من القياسات

استخدم فريق من الباحثين الذكاء الاصطناعي لتحديد مصادر الضوء. وتتطلب الطريقة الجديدة عددًا كبيرًا من القياسات بشكل كبير مقارنة بالطريقة التقليدية.

تم تطوير العديد من التقنيات الفوتونية، بما في ذلك ليدار والاستشعار عن بعد والمجهر، جزئيًا من خلال تحديد مصادر الضوء. وتشمل بعض هذه المصادر ضوء الشمس والإشعاع الليزري والفลورسنس الجزيئي. ويتطلب تحديد هذه المصادر عادة ملايين القياسات، وهو ما يعتبر صحيحًا بشكل خاص في البيئات منخفضة الإضاءة، مما يجعل من الصعب تنفيذ تقنيات الفوتونات الكمومية.

نشرت هذه الأعمال في استعراضات الفيزياء التطبيقية، من نشر دار النشر AIP. والعنوان هو “تحديد مصادر الضوء باستخدام التعلم الآلي”.

النيورون الاصطناعي

عمر ماغانا-لوايز هو أحد مؤلفي الورقة.

“لقد دربنا نيورونًا اصطناعيًا مع التقلبات الإحصائية التي تميز الضوء المتسق والضوء الحراري”، قال ماغانا-لوايز.

تم تدريب النيورون الاصطناعي أولًا على مصادر الضوء، مما أدى إلى قدرته على تحديد بعض السمات المرتبطة بنوع معين من الضوء.

تشونغ لونغ يو هو باحث ومؤلف مشارك في الورقة.

“نيورون واحد كافٍ لتقليل عدد القياسات اللازمة لتحديد مصدر ضوء من ملايين إلى أقل من مائة”، قال يو.

التطبيقات والفوائد

نظرًا لأن هناك قياسات أقل مطلوبة لتحديد مصادر الضوء، يمكن القيام بذلك بشكل أسرع. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقليل تلف الضوء. على سبيل المثال، يمكن تقليل تلف الضوء في المجهر لأن العينة لا تحتاج إلى التألق كثيرًا كما هو الحال عند الحاجة إلى العديد من القياسات.

روبرتو دي جيه ليون-مونتييل هو أيضًا مؤلف مشارك في الورقة.

“إذا كنت تقوم بتجربة التصوير مع مركبات جزيئية لامعة لطيفة، على سبيل المثال، يمكنك تقليل الوقت الذي يتمتع فيه العينة بالتعرض للضوء وتقليل أي تلف ضوئي”، قال ليون-مونتييل.

منطقة أخرى ستستفيد من هذه التقنية هي التشفير، حيث يتم تطلب ملايين القياسات غالبًا لإنشاء مفاتيح لتشفير الرسائل أو البريد الإلكتروني.

“يمكننا تسريع إنشاء مفاتيح كمومية لتشفير باستخدام نيورون مشابه”، قال ماغانا-لوايز.

يمكن أن يستفيد ضوء الليزر، الذي يعتبر مهمًا في الاستشعار عن بعد، أيضًا من هذه التقنية. يمكن تطوير عائلة جديدة من أنظمة ليدار الذكية القادرة على تحديد البيانات التي تم اعتراضها أو تعديلها والمنعكسة من كائن بعيد. ليدار هو طريقة استشعار عن بعد تضيء هدفًا bằng ضوء الليزر ثم تقيس الضوء المنعكس بمستشعر لقياس المسافة إلى الهدف.

“سيتم تقليل احتمال تعطيل نظام ليدار كمومي ذكي بشكل كبير باستخدام تقنيتنا”، واصل ماغانا-لوايز. بالإضافة إلى ذلك، ستكون إمكانية التمييز بين فوتونات ليدار والضوء البيئي مثل ضوء الشمس لها آثار مهمة على الاستشعار عن بعد في مستويات الإضاءة المنخفضة.