طور فريق من العلماء في جامعة واشنطن وجامعة برينستون نوعا جديدا من الكاميرات المدمجة المصممة للرؤية الحاسوبية، وذلك باستخدام تقنيات مبتكرة تدمج البصريات بالحوسبة.
وتتركز أهمية الرؤية الحاسوبية في جعل الأجهزة “تفهم” ما ترى، وهو ما يتطلب معالجة وتحليل صور الفيديو أو الصور الثابتة بشكل مشابه للطريقة التي يعالج بها الدماغ البشري الصور.
ويسمح النموذج الأولي الجديد للكاميرا بالعمل بسرعة الضوء مع تقليل استهلاك الطاقة، ما يجعلها قادرة على التعرف على الأشياء بسرعة وكفاءة.
واستبدل العلماء العدسة التقليدية للكاميرا، المصنوعة عادة من الزجاج أو البلاستيك، بطبقات من 50 عدسة ميتا، وهي مكونات بصرية مسطحة وخفيفة الوزن تستخدم هياكل نانوية مجهرية للتلاعب بالضوء. وقد تم دمج هذه العدسات لتعمل كشبكة عصبية بصرية، والتي تعد نوعا من الذكاء الاصطناعي المستوحى من دماغ الإنسان.
وقال أركا ماجومدار، أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية والفيزياء في جامعة واشنطن: “ابتكرنا تصميما مختلفا تماما عن البصريات التقليدية. نحن ندمج الحسابات مباشرة في البصريات، ما يتيح إجراء العديد من العمليات الحسابية ضمن هيكل العدسة نفسها”.
وأوضح فريق البحث أن هذه التقنية تحقق ميزتين رئيستين: أولا، تسريع عملية التعرف على الصور وتصنيفها “بما يزيد عن 200 مرة” مقارنة بالشبكات العصبية التقليدية التي تعتمد على الحوسبة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الاعتيادية، مع الحفاظ على مستوى الدقة نفسه. ثانيا، تقليل استهلاك الطاقة بفضل الاعتماد على الضوء الوارد بدلا من الكهرباء لتنفيذ العمليات الحسابية.
وقال فيليكس هايد، الأستاذ المساعد في علوم الكمبيوتر بجامعة برينستون: “تتمثل التطبيقات المستقبلية لهذه التقنية في العديد من المجالات، مثل السيارات والشاحنات ذاتية القيادة والروبوتات والأجهزة الطبية، وكذلك الهواتف الذكية”.
وأكد هايد أن الهدف كان إدخال الحسابات التي تجرى عادة إلكترونيا في البصريات نفسها، بحيث تتم بسرعة الضوء. وأضاف: “بفضل هذا التصميم الجديد، تمكنا من تطوير نظام رؤية كمبيوتر يتيح إجراء العديد من الحسابات بصريا دون الحاجة إلى معالجات إلكترونية معقدة”.
ويعتزم الفريق العمل مع مجموعات بيانات أكثر تعقيدا، مثل اكتشاف الكائنات داخل الصور، وهو أمر حاسم لتحسين دقة الرؤية الحاسوبية في مختلف التطبيقات.
نشرت الدراسة في مجلة Science Advances.
المصدر: interesting engineering
