باحثون يطورون مستشعرًا بصرية لتحقيق الغرض نفسه مثل العين البشرية

أثبت باحثون في جامعة ولاية أوريغون إمكانية الذكاء الاصطناعي على محاكاة البشر مع مستشعر بصرية جديدة. هذا المستشعر البصري أفضل في محاكاة قدرة العين البشرية على اكتشاف التغييرات في مجالها البصري.

الاكتشاف له آثار كبيرة على مجالات مثل التعرف على الصور وعلوم الروبوتات والذكاء الاصطناعي.

أجريت الدراسة، التي قادها جون لابرا م، أستاذ مساعد في كلية الهندسة في جامعة ولاية أوريغون، وطالب الدراسات العليا سينثيا تروخيو هيريرا، ونشرت في مجلة رسائل فيزياء تطبيقية في وقت سابق من هذا الشهر.

أجهزة العين البشرية السابقة

حاول الباحثون في السابق تطوير أنواع من أجهزة العين البشرية، والتي تسمى أيضًا أجهزة المستشعر الشبكية، وغالبًا ما استخدموا البرمجيات أو الأجهزة المعقدة. ومع ذلك، يستخدم هذا الجهاز الجديد طبقات رقيقة من المواد الشبه موصلة للبيروفسكايت، والتي لفتت الانتباه في الماضي بسبب إمكانياتها المحتملة للاستخدام في الطاقة الشمسية. عندما يتم تعرض هذه الطبقات الرقيقة للضوء، تتغير من معزولات كهربائية قوية إلى موصلات قوية.

لابرا م أستاذ مساعد في الهندسة الكهربائية وعلوم الحاسوب، وقاد البحث بدعم من مؤسسة العلوم الوطنية.

يمكنك أن تفكر في الأمر على أنه بكسل واحد يقوم بشيء ما سيحتاج حاليًا إلى معالج دقيق، قال لابرا م.

من المتوقع أن يتم تشغيل الجيل التالي من الذكاء الاصطناعي بواسطة أجهزة الكمبيوتر الشبيهة بالدماغ، وخاصة في التطبيقات مثل المركبات المستقلة وعلوم الروبوتات والتعرف على الصور المتقدم. تعمل أجهزة الكمبيوتر الشبيهة بالدماغ على شبكات موازية، في حين تعالج أجهزة الكمبيوتر التقليدية المعلومات بشكل متسلسل.

حاول الناس محاكاة ذلك في الأجهزة ونجحوا إلى حد ما، قال لابرا م. ومع ذلك، حتى عندما تصبح الخوارزميات والهياكل المصممة لمعالجة المعلومات أكثر وأكثر شبها بالدماغ البشري، فإن المعلومات التي تتلقاها هذه الأنظمة لا تزال مصممة بشكل حاسم لأجهزة الكمبيوتر التقليدية.

كل هذا يعني أن الحاسوب يحتاج إلى مستشعر صورة ليعمل كالعين البشرية، والتي تتكون من حوالي 100 مليون فوتورسيبتور. على الرغم من هذا العدد الهائل، يحتوي العصب البصري على مليون فقط من الاتصالات بالدماغ، مما يعني أن الشبكية تشهد الكثير من المعالجة المسبقة والضغط الديناميكي قبل إرسال الصورة.

مستشعر الشبكية

مستشعر الشبكية الذي طوره الباحثون لا يتفاعل بقوة في ظل الظروف الثابتة، ولكنه يسجل إشارات قصيرة و حادة عند حدوث تغيير في الإضاءة. ثم يعود بسرعة إلى خط القاعدة، وكل ذلك بفضل البيروفسكايت.

الطريقة التي نختبرها هي ببساطة أن نتركه في الظلام لثانية، ثم نضيء الأضواء ونتْركها مضاءة، قال لابرا م. بمجرد أن تُضاء الأضواء، تحصل على هذا الانفجار الكبير في الجهد، ثم ينخفض الجهد بسرعة، على الرغم من أن شدة الضوء ثابتة. وهذا ما نريده.

قام الفريق بمحاكاة مستشعرات شبكية متعددة، مما مكنهم من التنبؤ بكيفية رد فعل كاميرا فيديو شبكية على المحفزات.

يمكننا تحويل الفيديو إلى مجموعة من شدد الإضاءة، ثم وضعها في محاكاتنا، قال لابرا م. المناطق التي يتم التنبؤ بها بمخرجات فولتية أعلى من المستشعر تضيء، في حين تبقى المناطق ذات الفولتية الأقل مظلمة. إذا كانت الكاميرا ساكنة نسبيًا، يمكنك رؤية كل الأشياء المتحركة بشكل واضح. هذا يظل مخلصًا إلى حد ما لمفهوم الحس البصري في الثدييات.

الجيد في الأمر هو أننا، مع هذه المحاكاة، يمكننا إدخال أي فيديو إلى واحدة من هذه الصفائف ومعالجة تلك المعلومات بشكل基本 مثل العين البشرية، استمر لابرا م. على سبيل المثال، يمكنك أن تتخيل استخدام هذه المستشعرات بواسطة روبوت يتبع حركة الأجسام. لن تثير الأشياء الثابتة في مجال رؤيته أي استجابة، ومع ذلك فإن الجسم المتحرك سيسجل فولتية عالية. هذا سيعلم الروبوت على الفور مكان الجسم، دون معالجة الصور المعقدة.