Trí tuệ nhân tạo được sử dụng để xác định nguồn ánh sáng với ít phép đo hơn

Một nhóm các nhà nghiên cứu đã sử dụng trí tuệ nhân tạo (AI) để xác định nguồn ánh sáng. Phương pháp mới này yêu cầu số lượng phép đo ít hơn nhiều so với những gì được yêu cầu truyền thống.

Nhiều công nghệ photonics bao gồm lidar, cảm biến từ xa và kính hiển vi được phát triển một phần bằng cách xác định nguồn ánh sáng. Một số nguồn ánh sáng bao gồm ánh sáng mặt trời, bức xạ laser và huỳnh quang phân tử. Việc xác định chúng thường yêu cầu hàng triệu phép đo, đặc biệt là trong môi trường ánh sáng yếu, khiến việc triển khai các công nghệ photonics lượng tử trở nên cực kỳ khó khăn.

Công việc này được công bố trên Tạp chí xem xét Vật lý ứng dụng, từ AIP Publishing. Nó có tiêu đề “Xác định nguồn ánh sáng sử dụng học máy.”

Nơ-ron nhân tạo

Omar Magana-Loaiza là tác giả của bài báo.

“Chúng tôi đã đào tạo một nơ-ron nhân tạo với các biến động thống kê đặc trưng bởi ánh sáng kết hợp và nhiệt,” Magana-Loaiza nói.

Nơ-ron nhân tạo đầu tiên được đào tạo với các nguồn ánh sáng, dẫn đến khả năng xác định các tính năng nhất định liên quan đến các loại ánh sáng cụ thể.

Chenglong You là một nhà nghiên cứu cùng tác giả của bài báo.

“Một nơ-ron đơn lẻ đủ để giảm đáng kể số lượng phép đo cần thiết để xác định nguồn ánh sáng từ hàng triệu xuống dưới 100,” You nói.

Ứng dụng và lợi ích

Bởi vì có ít phép đo hơn cần thiết để xác định nguồn ánh sáng, quá trình này có thể được thực hiện nhanh hơn. Ngoài việc nhanh hơn, có thể giảm thiểu thiệt hại do ánh sáng. Ví dụ, thiệt hại do ánh sáng có thể được hạn chế trong kính hiển vi vì mẫu không cần phải được chiếu sáng nhiều như khi nhiều phép đo được yêu cầu.

Roberto de J. León-Montiel là một tác giả cùng của bài báo.

“Nếu bạn đang thực hiện một thí nghiệm hình ảnh với các phức hợp phân tử huỳnh quang tinh tế, ví dụ, bạn có thể giảm thời gian mẫu được暴露 với ánh sáng và giảm thiểu bất kỳ thiệt hại do ánh sáng nào,” León-Montiel nói.

Một lĩnh vực khác sẽ được hưởng lợi từ công nghệ này là mã hóa, nơi hàng triệu phép đo thường được yêu cầu để tạo ra các khóa để mã hóa tin nhắn hoặc email.

“Chúng tôi có thể tăng tốc quá trình tạo ra các khóa lượng tử để mã hóa sử dụng một nơ-ron tương tự,” Magana-Loaiza nói.

Ánh sáng laser, rất quan trọng trong cảm biến từ xa, cũng có thể được hưởng lợi. Một họ mới các hệ thống lidar thông minh có thể được phát triển, có khả năng xác định dữ liệu bị can thiệp hoặc thay đổi được phản xạ từ một vật thể từ xa. Lidar là một phương pháp cảm biến từ xa chiếu ánh sáng laser vào một mục tiêu và sau đó đo ánh sáng phản xạ với một cảm biến để đo khoảng cách đến mục tiêu.

“Xác suất làm gián đoạn một hệ thống lidar lượng tử thông minh sẽ được giảm đáng kể với công nghệ của chúng tôi,” Magana-Loaiza tiếp tục. Ngoài ra, khả năng phân biệt photon lidar từ ánh sáng môi trường như ánh sáng mặt trời sẽ có những ý nghĩa quan trọng đối với cảm biến từ xa ở mức ánh sáng yếu.