بهبود بینایی ربات‌ها و خودرو‌های خودران با ابداع چشم مصنوعی

مهندسان آمریکایی برای بهبود بینایی ربات‌ها و خودرو‌های خودران موفق به ساخت یک «چشم مصنوعی» شده‌اند.

کد خبر: ۴۲۱۴۴۳

تاریخ : ۲۱ خرداد ۱۴۰۵ - ۱۳:۰۹

نوشته

به گزارش شهرآرانیوز؛ محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا دستگاهی با الهام از چشم انسان ساخته‌اند تا از کور شدن خودرو‌های خودران در شرایط نوری متغیر جلوگیری کند.

این نوع جدیدی از «فتوممریستور» است که از چشم انسان تقلید می‌کند و در عرض چند ثانیه با نور مختلط، از روشن به تاریک سازگار می‌شود.

لری چنگ (Larry Cheng)، دانشیار علوم مهندسی و مکانیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گوید: خودرو‌های خودران در معرض ترکیبی از سطوح نور در حال استفاده قرار می‌گیرند. برای مثال، تضاد آسمان تاریک با چراغ‌های روشن سایر خودرو‌ها را هنگام رانندگی در شب تصور کنید.

وی افزود: برای یک سیستم نوری مصنوعی، تشخیص جزئیاتی مانند درخشش چراغ قرمز در هنگام رعد و برق می‌تواند دشوار باشد.

تقلید از چشم انسان

وسایل نقلیه خودران، با وجود مجهز بودن به دوربین‌های پیشرفته و هوش مصنوعی قدرتمند، در مواجهه با محیط‌های روشنایی با کنتراست بالا به طرز شگفت‌آوری شکننده باقی می‌مانند.

این چشم‌های رباتیک در شرایط آب و هوایی پایدار، عملکرد خوبی دارند، اما به چشمک زدن‌های ناگهانی نور، مانند چراغ‌های جلوی ماشین که آسمان تاریک نیمه‌شب را می‌شکافند، عادت ندارند. این می‌تواند باعث ایجاد اشکالات فاجعه‌بار در داده‌ها شود که سیستم خودرو را کور می‌کند.

تیم مهندسان سرانجام یک راه حل پیدا کرده‌اند و راز آن کپی کردن مکانیک مرطوب و ارگانیک چشم انسان است.

محققان از یک قطعه سخت‌افزاری کوچک رونمایی کردند که می‌تواند تنها در عرض چند ثانیه از روشنایی کورکننده به سایه عمیق سازگار شود.

در حالی که چشمان ما تقریباً به ۲۰ تا ۳۰ دقیقه زمان نیاز دارند تا به طور کامل به تغییرات شدید نور عادت کنند، این سیستم مصنوعی تقریباً فوراً این انتقال را مدیریت می‌کند.

دانشمندان برای ساخت آن مجبور شدند در مورد نحوه پردازش نور توسط رایانه‌ها تجدید نظر کنند. دوربین‌های استاندارد تصویر را ثبت کرده و آن را برای تجزیه و تحلیل به یک رایانه جداگانه ارسال می‌کنند. این کار به زمان و قدرت محاسباتی بسیار زیادی نیاز دارد.

{$sepehr_key_220273}

این تیم بدین منظور از فتوممریستور‌ها استفاده کرد. فتوممریستور‌ها اجزای الکتریکی میکروسکوپی هستند که می‌توانند همزمان نور را حس کرده و آن را به عنوان داده ذخیره کنند که این تقلیدی از نحوه عملکرد نورون‌ها است، اما پیشرفت کلیدی در نحوه مدیریت حساسیت دستگاه‌ها نهفته است.

یک شبکه ۴ در ۴ برای آزمایش

چشم انسان از سلول‌های میله‌ای برای نور کم و از سلول‌های مخروطی برای شرایط روشن استفاده می‌کند. وقتی نور شدیدی به چشمان ما برخورد می‌کند، رنگدانه‌های موجود در میله‌های ما به طور موقت سفید می‌شوند و مخروط‌ها را به حال خود رها می‌کنند. محققان برای تقلید از این، یک ترکیب سفید پودری به نام اکسید تیتانیوم را با یک پلاستیک کشسان و ژل مانند به نام PEDOT:PSS جفت کردند.

اکسید تیتانیوم نور محیط را جذب کرده و آن را به جریان الکتریکی تبدیل می‌کند. این جریان، لایه پلاستیکی را مجبور به واکنش با هوای اطراف می‌کند. در تاریکی، پلاستیک به سرعت بخار آب را جذب کرده و متورم می‌شود و در نور روشن، به سرعت خشک می‌شود.

این تعریق و تورم خودکار به عنوان یک دکمه تنظیم حجم فیزیکی برای نور عمل می‌کند. گفتنی است که این سیستم، خودتنظیم است.

محققان برای آزمایش این فناوری، یک شبکه مینیاتوری ۴ در ۴ ساختند و آن را با یک شبکه عصبی هوش مصنوعی جفت کردند. آنها یک چالش کلاسیک چشم‌پزشکی را به آن ارائه دادند که شامل تشخیص حرف کم‌نور F در مقابل یک پس‌زمینه بسیار روشن بود.

این سیستم در این شرایط، خم به ابرو نیاورد. تنها هفت دور آموزش طول کشید تا دستگاه به دقت قابل توجه ۹۵ درصد در تشخیص الگو برسد.

پیامد‌های این امر فراتر از جلوگیری از تصادفات بزرگراهی است. این تیم قبلاً یک حق ثبت اختراع موقت برای گسترش کاربرد آنها ثبت کرده است.

ربات‌های کارخانه‌ای در آینده می‌توانند در محیط‌های صنعتی نامنظم و سوسو زننده بی‌عیب و نقص عمل کنند. مهمتر از همه اینکه محققان این مطالعه معتقد است که این فناوری در نهایت می‌تواند اپتیک مصنوعی پیچیده‌ای را ایجاد کند و بینایی تطبیقی ​​و قابل اعتماد را به افراد کم‌بینا بازگرداند.

این یافته‌ها در مجله Nature Communications منتشر شده است.

منبع: ایسنا

{$sepehr_key_220272}