الذكاء الاصطناعي يستخدم لتحديد مصادر الضوء بأقل عدد من القياسات

استخدم فريق من الباحثين الذكاء الاصطناعي لتحديد مصادر الضوء. وتتطلب الطريقة الجديدة عددًا قليلاً جدًا من القياسات مقارنة بالطريقة التقليدية.

تم تطوير العديد من التكنولوجيا الفوتونية، بما في ذلك ليدار والتحسس عن بعد وال显微镜، جزئيًا من خلال تحديد مصادر الضوء. وتشمل بعض هذه المصادر ضوء الشمس والإشعاع الليزري والفلورية الجزيئية. ويتطلب تحديدهم عادة ملايين القياسات، وهو ما يعد صحيحًا بشكل خاص في البيئات منخفضة الإضاءة، مما يجعله صعبًا بشكل استثنائي تنفيذ تكنولوجيا الفوتونات الكمومية.

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

ال뉴رون الاصطناعي

عمر ماجانا لوايزا هو أحد مؤلفي الورقة.

“لقد دربنا نيورونًا اصطناعيًا بالتقلبات الإحصائية التي تميز الضوء المتسق والحراري،” قال ماجانا لوايزا.

تم تدريب النيورون الاصطناعي لأول مرة على مصادر الضوء، مما أدى إلى khảيته على تحديد بعض الميزات المرتبطة بنوع معين من الضوء.

تشينغلونغ يو هو باحث زميل ومؤلف مشارك للورقة.

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

التطبيقات والفوائد

نظرًا لأن هناك عددًا قليلاً من القياسات المطلوبة لتحديد مصادر الضوء، يمكن القيام بذلك بسرعة أكبر. بالإضافة إلى كونها أسرع، يمكن تقليل تلف الضوء. على سبيل المثال، يمكن تقليل تلف الضوء في مجهر منذ أن لا يتعين إضاءة العينة بنفس القدر كما هو مطلوب عند القيام بالعديد من القياسات.

روبرتو دي جيه ليون مونتيل هو مؤلف مشارك آخر للورقة.

“إذا كنت تقوم بتجربة التصوير مع مركبات جزيئية متفلورة دقيقة، على سبيل المثال، يمكنك تقليل الوقت الذي يتم فيه تعرض العينة للضوء وتقليل أي تلف ضوئي،” قال ليون مونتيل.

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

“يمكننا تسريع توليد المفاتيح الكمومية للتشفير باستخدام نيورون مشابه،” قال ماجانا لوايزا.

يمكن أن يستفيد ضوء الليزر، الذي يعد مهمًا في التحسس عن بعد، أيضًا من هذه التكنولوجيا. يمكن تطوير عائلة جديدة من أنظمة ليدار الذكية القادرة على تحديد البيانات التي تم اعتراضها أو تعديلها والمنعكسة من كائن بعيد. ليدار هو طريقة تحسس عن بعد تضيء الهدف بالضوء الليزري ثم تقيس الضوء المنعكس بمستشعر لقياس المسافة إلى الهدف.

“سيتم تقليل احتمال اختطاف نظام ليدار كمومي ذكي بشكل كبير مع تكنولوجيتنا،” واصل ماجانا لوايزا. بالإضافة إلى ذلك، سيكون لفرصة التمييز بين فوتونات ليدار والضوء البيئي مثل ضوء الشمس عواقب مهمة للتحسس عن بعد عند مستويات إضاءة منخفضة.