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    Il semplice vetro intelligente rivela il futuro della visione artificiale

    Ricercatori:Zongfu Yu (a sinistra), Ang Chen (al centro) ed Efram Khoram (a destra) hanno sviluppato il concetto di un pezzo di vetro "intelligente" che riconosce le immagini senza alimentazione o circuiti esterni. Credito:Sam Million-Weaver

    La sofisticata tecnologia che alimenta il riconoscimento facciale in molti smartphone moderni un giorno potrebbe ricevere un aggiornamento high-tech che suona e sembra sorprendentemente low-tech.

    Questa finestra sul futuro non è altro che un pezzo di vetro. Gli ingegneri dell'Università del Wisconsin-Madison hanno ideato un metodo per creare pezzi di vetro "intelligente" in grado di riconoscere le immagini senza richiedere sensori, circuiti o fonti di alimentazione.

    "Stiamo usando l'ottica per condensare la normale configurazione delle telecamere, sensori e reti neurali profonde in un unico pezzo di vetro sottile, ", afferma il professore di ingegneria elettrica e informatica della UW-Madison Zongfu Yu.

    Yu e i suoi colleghi hanno pubblicato oggi sulla rivista i dettagli della loro ricerca proof-of-concept Ricerca sulla fotonica .

    Incorporare l'intelligenza artificiale all'interno di oggetti inerti è un concetto che, a prima vista, sembra uscito da fantascienza. Però, è un progresso che potrebbe aprire nuove frontiere per l'elettronica a bassa potenza.

    Ora, l'intelligenza artificiale divora notevoli risorse computazionali (e la durata della batteria) ogni volta che guardi il tuo telefono per sbloccarlo con Face ID. Nel futuro, un pezzo di vetro potrebbe riconoscere il tuo viso senza usare alcun potere.

    "Questo è completamente diverso dal tipico percorso verso la visione artificiale, "dice Yu.

    Immagina pezzi di vetro che sembrano quadrati traslucidi. Piccole bolle e impurità posizionate strategicamente all'interno del vetro piegherebbero la luce in modi specifici per differenziare le diverse immagini. Questa è l'intelligenza artificiale in azione.

    Per la loro prova di concetto, gli ingegneri hanno ideato un metodo per realizzare pezzi di vetro che identificasse numeri scritti a mano. La luce che emana dall'immagine di un numero entra da un'estremità del bicchiere, e poi si concentra su uno dei nove punti specifici sull'altro lato, ciascuno corrispondente a singole cifre.

    Il vetro era abbastanza dinamico da rilevare, in tempo reale, quando un 3 scritto a mano è stato modificato per diventare un 8.

    Il vetro "intelligente" imita l'intelligenza artificiale piegando la luce per riconoscere numeri diversi. Attestazione:Zongfu Yu

    "Il fatto che siamo stati in grado di ottenere questo comportamento complesso con una struttura così semplice è stato davvero qualcosa, "dice Erfan Khoram, uno studente laureato nel laboratorio di Yu.

    Progettare il vetro per riconoscere i numeri è stato simile a un processo di formazione di apprendimento automatico, tranne per il fatto che gli ingegneri hanno "addestrato" un materiale analogico invece di codici digitali. Nello specifico, gli ingegneri hanno posizionato bolle d'aria di diverse dimensioni e forme, nonché piccoli pezzi di materiali che assorbono la luce come il grafene in punti specifici all'interno del vetro.

    "Siamo abituati all'informatica digitale, ma questo ha ampliato la nostra visione, " dice Yu. "La dinamica delle onde della propagazione della luce fornisce un nuovo modo per eseguire il calcolo neurale artificiale analogico"

    Uno di questi vantaggi è che il calcolo è completamente passivo e intrinseco al materiale, il che significa che un pezzo di vetro per il riconoscimento delle immagini potrebbe essere usato centinaia di migliaia di volte.

    "Potremmo usare il vetro come serratura biometrica, sintonizzato per riconoscere il volto di una sola persona", dice Yu. "Una volta costruito, sarebbe durato per sempre senza bisogno di alimentazione o internet, il che significa che potrebbe tenere qualcosa al sicuro per te anche dopo migliaia di anni."

    Inoltre, funziona letteralmente alla velocità della luce, perché il vetro distingue tra immagini diverse distorcendo le onde luminose.

    Sebbene il processo di formazione iniziale possa richiedere molto tempo ed essere computazionalmente impegnativo, il vetro stesso è facile ed economico da fabbricare.

    Nel futuro, i ricercatori intendono determinare se il loro approccio funziona per compiti più complessi, come il riconoscimento facciale.

    "La vera potenza di questa tecnologia risiede nella sua capacità di gestire istantaneamente compiti di classificazione molto più complessi senza alcun consumo di energia, "dice Ming Yuan, collaboratore della ricerca e professore di statistica alla Columbia University. "Questi compiti sono la chiave per creare l'intelligenza artificiale:insegnare alle auto senza conducente a riconoscere un segnale stradale, per abilitare il controllo vocale nei dispositivi consumer, tra numerosi altri esempi."

    A differenza della visione umana, che è incredibilmente generale nelle sue capacità di discernere un numero incalcolabile di oggetti diversi, il vetro intelligente potrebbe eccellere in applicazioni specifiche, ad esempio, un pezzo per il riconoscimento del numero, un pezzo diverso per identificare le lettere, un altro per i volti, e così via.

    "Pensiamo sempre a come fornire una visione per le macchine in futuro, e immaginando applicazioni specifiche, tecnologie orientate alla missione." afferma Yu. "Questo cambia quasi tutto nel modo in cui progettiamo la visione artificiale".

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