Tutkijat kehittivät amfibisen tekoälynäön järjestelmän

Tekoälynäön järjestelmiä käytetään laajasti eri teollisuudenaloilla moniin sovelluksiin, kuten itseohjautuvissa ajoneuvoissa, objektiiden havaitsemisessa ja älykkäissä kameroissa. Nämä järjestelmät ovat usein inspiroitu biologisista organismeista, mutta nykyiset tekoälynäöt kohtaavat useita rajoituksia. Yksi näistä on, etteivät ne yleensä sovellu sekä maanpäälliseen että vedenalaiseen ympäristöön. Ne ovat myös yleensä rajoittuneet puolipallonmuotoiseen näkemiskenttään (FOV). 

Uusi tekoälynäön järjestelmä

Korean ja Yhdysvaltain tutkijaryhmä pyrki voittamaan nämä rajoitukset suunnittelemalla uuden tekoälynäön järjestelmän, jolla on ominaisuus kaikkisuuntainen kuvantaminen, ja joka toimii sekä vesissä että maalla. 

Tutkimus julkaistiin Nature Electronics -julkaisussa Nature Electronics. 

Gwangjun tiede- ja teknologiainstituutin professori Young Min Song osallistui tutkimukseen. 

“Bio-inspiroitu näön tutkimus johtaa usein uudenlaisen kehityksen, jota ei aiemmin ollut olemassa. Tämä mahdollistaa syvemmän ymmärryksen luonnosta ja varmistaa, että kehitetty kuvantamislaite on sekä rakenteellisesti että toiminnallisesti tehokas,” sanoo Prof. Song. 

Luonnon inspiroimana

Tutkijaryhmä sai inspiraation rannikkoravuista, joka on maalla elävä ravulaji, jolla on amfibinen kuvantamiskyky ja 360 asteen näkemiskenttä. Ravulla on nämä ominaisuudet kiitoksella sen ellipsoidalisen silmänvarren yhdistelmäsilmistä, jotka mahdollistavat panoraamakuvantamisen. Se myös on varustettu litteillä sarvessilla, joissa on asteittainen taittumisindeksi, mikä mahdollistaa amfibisen kuvantamisen. 

Tutkijat kehittivät näön järjestelmän, jossa on litteiden mikrolinssejen joukko, jossa on asteittainen taittumisindeksi, joka integroitiin joustavaan piilistodiodeihin. Se kiinnitettiin sitten pallomaiseen rakenteeseen. 

Asteittainen taittumisindeksi ja mikrolinssejen litteä pinta optimoitiin kompensoimaan ulkoisen ympäristön aiheuttamia tarkennusvaikutuksia. Tämä kaikki voi kuulostaa monimutkaiselta ja hämmentävältä, mutta tutkijaryhmä sanoo, että se voidaan ajatella valon aallon etenemisen eri medioissa samalle pisteelle. 

Järjestelmän testaus

Tutkijaryhmä aloitti järjestelmän kykyjen testaamisen. He suorittivat optisia simulaatioita ja kuvantamisdemonstraatioita ilmassa ja vedessä, ja amfibinen kuvantaminen tehtiin upottamalla laite puolittain veteen. Järjestelmän tuottamat kuvat olivat selkeitä, ja tutkijaryhmä pystyi osoittamaan, että järjestelmällä on 300 asteen panoraamanäkemiskenttä sekä vaaka- että pystysuunnassa sekä ilmassa että vedessä. Pallomainen kiinnitys oli vain 2 senttimetrin halkaisija, mikä tekee järjestelmästä kompaktin ja siirrettävän. 

“Näön järjestelmämme voi avata tien 360°:n ominaisuudelle, jolla on sovelluksia virtuaali- tai lisättyyn todellisuuteen tai kaikkisääoloihin soveltuvaa näkemistä itseohjautuvissa ajoneuvoissa,” sanoo Prof. Song.