إعادة تعريف الروبوتات: حل بيردو للرؤية الآلية المبتكرة

قام الباحثون في جامعة بيردو بالتحول الكبير في مجال الروبوتات والرؤية الآلية والتصور. يقدم نهجهم المتقدم تحسناً ملحوظاً على التقنيات التقليدية، ويعود بالوعد لمستقبل حيث يمكن للأجهزة أن تدرك محيطها بفعالية وأمان أكثر من أي وقت مضى.

تقديم HADAR: قفزة ثورية في تصور الآلة

قدم زوبين جاكوب، أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية والحاسوبية، بالتعاون مع عالم الأبحاث فانجلين باو، طريقة رائدة تسمى HADAR، وهي اختصار للكشف والمسح بمساعدة الحرارة. حصلت ابتكاراتهم على انتباه كبير، وزاد هذا الاعتراف من التوقعات المحيطة بإمكانيات HADAR في قطاعات مختلفة. تقليدًا، اعتمدت الرؤية الآلية على أجهزة استشعار نشطة مثل LiDAR والرادار والسونار، التي ت发出 إشارات لجمع بيانات ثلاثية الأبعاد حول محيطها. ومع ذلك، فإن هذه الطرق تطرح تحديات، خاصة عند توسيع نطاقها. فهي عرضة للتداخل الإشارات ويمكن أن تشكل مخاطر على سلامة الإنسان. وقد زادت القيود المفروضة على كاميرات الفيديو في ظروف الإضاءة المنخفضة و “تأثير الشبح” في التصوير الحراري التقليدية من تعقيدات الرؤية الآلية. تسعى HADAR إلى معالجة هذه التحديات. “الأجسام ومحيطها يصدر وينثر الإشعاع الحراري باستمرار، مما يؤدي إلى صور خالية من النسيج مشهورة باسم ‘تأثير الشبح’،” أوضح باو. وأضاف “الصور الحرارية لوجه شخص يظهر فقط الخطوط العريضة وبعض التباين في درجة الحرارة؛ لا توجد ميزات، مما يجعله يبدو وكأنك رأيت شبحًا. هذا فقدان للمعلومات والنسيج والميزات هو عقبة أمام الرؤية الآلية باستخدام الإشعاع الحراري”. حل HADAR هو مزيج من الفيزياء الحرارية والتصوير بالأشعة تحت الحمراء والتعلم الآلي، مما يتيح الرؤية الآلية الكاملة السلبية والمتأثرة بالفيزياء. شدد جاكوب على التحول في النموذج الذي تطرحه HADAR، قائلاً: “يعمل عملنا على بناء الأسس النظرية للمعلومات للرؤية الحرارية لإظهار أن الظلام الكامل يحمل نفس كمية المعلومات مثل ضوء النهار الواسع. لقد جعل التطور البشر معتمين تجاه النهار. سوف تتغلب الرؤية الآلية في المستقبل على هذا التناقض القديم بين النهار والليل”.

الآثار العملية وأوجه الاتجاهات المستقبلية

تم التأكيد على فعالية HADAR من خلال khảيتها على استعادة النسيج في سيناريو ليل خارج الطريق. “استعاد رؤية HADAR TeX النسيج وتغلب على تأثير الشبح”، كما لاحظ باو. وقد حددت بدقة الأنماط المعقدة مثل تموجات الماء وتجاعيد لحاء الشجرة، مما يظهر قدراتها الحسية العليا. ومع ذلك، قبل أن يمكن دمج HADAR في التطبيقات العملية مثل السيارات ذاتية القيادة أو الروبوتات، هناك تحديات يجب معالجتها. قال باو: “المراقب الحالي كبير وثقيل لأن خوارزميات HADAR تتطلب العديد من الألوان من الإشعاع تحت الحمراء غير المرئي. لتطبيقها على السيارات ذاتية القيادة أو الروبوتات، نحتاج إلى تقليل الحجم والسعر وجعل الكاميرات أسرع”. الطموح هو تحسين معدل الإطار الحالي للمراقب، الذي يخلق صورة كل ثانية، لتلبية متطلبات المركبات ذاتية القيادة. فيما يتعلق بالتطبيقات، بينما يتم تعديل رؤية HADAR TeX حاليًا للسيارات الآلية والروبوتات، فإن إمكانياتها تمتد إلى أبعد من ذلك. من الزراعة والدفاع إلى الرعاية الصحية ومراقبة الحياة البرية، الإمكانيات واسعة النطاق. في الاعتراف بعملهم الرائد، حصل جاكوب وباو على تمويل من DARPA وفازوا ب 50,000 دولار من صندوق الابتكار تراسك التابع لمكتب تطبيق التكنولوجيا. وقد كشف الثنائي عن ابتكارهما إلى مكتب بيردو للابتكارات تطبيق التكنولوجيا، مما يعتبر الخطوة الأولى لتحويل ابتكارهما إلى براءة اختراع. هذه الأبحاث التحويلية من جامعة بيردو معدة لإعادة تعريف حدود الرؤية الآلية، مما يفتح الطريق لمستقبل أكثر أمانًا وكفاءة في الروبوتات وما بعدها.