Yenilikçi Biyolojik Esinlenen Sensör Hareketi Algılar ve Çeşitli Uygulamalar için Yolları Tahmin Eder

Aalto Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, tek bir video karesinde hareketli nesneleri algılayabilen ve gelecek hareketlerini doğru bir şekilde tahmin edebilen yenilikçi bir biyolojik esinlenen sensör geliştirdiler. Nature Communications makalesinde tanımlanan bu gelişmiş sensör, dinamik vizyon algılama, otomatik kontrol, endüstriyel süreç kontrolü, robot rehberliği ve otonom sürüş teknolojisi gibi alanlarda birçok potansiyel uygulamaya sahiptir.

Geleneksel hareket algılama sistemleri, karmaşık algoritmalarla çalışan ve kare kare analiz yapan birçok bileşen gerektirir, bu da verimsizlik ve yüksek enerji tüketimine neden olur. Bu sınırlamaları gidermek için Aalto Üniversitesi ekibi, insan vizyon sisteminden esinlenerek duyuları, hafızayı ve işleme işlemlerini tek bir cihazda birleştiren bir nöromorfik vizyon teknolojisi geliştirdi ve bu teknolojiyle hareketi algılayabilen ve yolları tahmin edebilen bir sensör oluşturdu.

Fotomemristörler: Yeni Teknolojinin Temeli

Araştırmacıların teknolojisi, fotomemristörler adı verilen elektrikli cihazların bir dizisi üzerine kurulmuştur. Fotomemristörler, ışığa tepki olarak elektrik akımı üretirler ve bu akım, ışığın kapatıldıktan sonra hemen durmaz, sondern dần dần azalır. Bu özellik, fotomemristörlerin son zamanlardaki ışığa maruz kalma geçmişini etkili bir şekilde “hatırlamasına” olanak tanır, böylece bu cihazlardan oluşan bir sensör, yalnızca anlık bilgileri değil, aynı zamanda önceki anların dinamik bir hafızasını da yakalar.

“Teknolojimizin benzersiz özelliği, bir dizi optik görüntüyü tek bir karede entegre edebilmesi” diyor Hongwei Tan, çalışmayı yürüten araştırma görevlisi. “Her görüntünün bilgileri, sonraki görüntülere gizli bilgiler olarak gömülür. Başka bir deyişle, bir videonun son karesi, önceki tüm karelerin bilgilerini de taşır. Bu, basit bir yapay sinir ağı kullanarak yalnızca son kareyi analiz ederek hareketi daha erken tespit etmemizi sağlar. Sonuç, kompakt ve verimli bir algılama birimidir.”

Teknolojinin Kabiliyetlerini Gösterme

Teknolojinin kabiliyetlerini göstermek için araştırmacılar, bir kelimenin harflerini tek tek gösteren videolar kullandılar. Her kelime “E” harfiyle bittiği halde, geleneksel vizyon sensörleri “E” harfinin “ELMA” veya “ÜZÜM” kelimelerinden sonra geldiğini anlayamadı. Ancak fotomemristör dizisi, son karedeki gizli bilgileri kullanarak hangi harflerin önce geldiğini çıkarabilir ve kelimeyi neredeyse %100 doğrulukla tahmin edebilir.

Başka bir deneyde, ekip, bir simüle edilmiş kişinin üç farklı hızda hareket ettiği videoları sensöre gösterdi. Sistem, yalnızca bir kareyi analiz ederek hareketi tanıyabildi ve ayrıca sonraki kareleri doğru bir şekilde tahmin edebildi.

Otonom Araçlar ve Akıllı Ulaşım Sistemleri için Sonuçlar

Hareketin doğru bir şekilde algılanması ve yolunun tahmini, otonom sürüş teknolojisi ve akıllı ulaşım sistemleri için çok önemlidir. Otonom araçlar, kararlar almak için arabalar, bisikletler, yayalar ve diğer nesnelerin nasıl hareket edeceklerini doğru bir şekilde tahmin etmeye ihtiyaç duyar. Araştırmacılar, fotomemristör dizisine bir makine öğrenimi sistemi entegre ederek, tüm bilgilendirici bir kareyi işleyerek gelecekteki hareketi tahmin edebilen entegre bir sistem gösterdiler.

“Hareket tanıma ve tahmini, kompakt in-sensor hafıza ve hesaplama çözümümüz, otonom robotik ve insan-makine etkileşimleri için yeni fırsatlar sunar” diyor Profesör Sebastiaan van Dijken. “Sistemimizde fotomemristörler kullanarak elde ettiğimiz kare içi bilgiler, gereksiz veri akışlarını önler ve gerçek zamanlı enerji verimli karar almaya olanak tanır.”