ابتكار صيني في الرؤية الروبوتية يفوق قدرة العين البشرية

عمل باحثو جامعة فوتشو الصينية على تطوير مستشعر رؤية آلي يتكيف مع تغيرات الإضاءة القاسية في مدة تقارب 40 ثانية، أسرع بكثير من قدرة العين البشرية.

ويُتوقع أن يحدث هذا الابتكار نقلة نوعية في تقنيات الرؤية الروبوتية وسلامة المركبات الذاتية القيادة.

ويستند هذا المستشعر إلى الجمع بين النقاط الكمومية — وهي مواد نانوية حساسة للضوء — وهياكل أجهزة مستوحاة من الطبيعة، ما سمح بربط مفاهيم علم الأعصاب مع الهندسة لتحقيق أداء متفوق.

وشهد مجال الروبوتات تقدما ملحوظا في السنوات الأخيرة، مثل نظام "PanoRadar" الذي طوره باحثو جامعة بنسلفانيا لتحويل موجات الراديو إلى صور ثلاثية الأبعاد باستخدام الذكاء الاصطناعي، ما مكّن الروبوتات من "الرؤية" خارج نطاق أجهزة الاستشعار التقليدية.

لكن الابتكار الجديد يقدم نهجا مختلفا مستوحى من قدرة العين البشرية على التكيف السريع مع تغيرات الإضاءة الشديدة، حيث تنتقل الرؤية البشرية من الظلام إلى الضوء الساطع أو العكس خلال ثوان، مع قدرة على التعلم والتكيف بشكل أفضل مع مرور الوقت.

ويستخدم المستشعر النقاط الكمومية، وهي أشباه موصلات نانوية تحوّل الضوء إلى إشارات كهربائية بكفاءة عالية. وأوضح الباحث، يون يي، أن الابتكار يتمثل في تصميم نقاط كمومية تحتجز الشحنات الكهربائية مثلما تمتص الإسفنجة الماء، ثم تطلقها عند الحاجة، محاكاة لتخزين العين للأصباغ الحساسة للضوء في الظلام.

وتُدمج نقاط "كبريتيد الرصاص" الكمومية داخل طبقات من البوليمر وأكسيد الزنك، ما يسمح للمستشعر بضبط إطلاق الشحنات الكهربائية تبعا لظروف الإضاءة، مشابها لكيفية تخزين أعيننا للطاقة للتكيف مع الظلام.

ويتميز المستشعر الجديد بقدرته على تقليل معالجة البيانات غير الضرورية، وهو ما يوفر طاقة كبيرة ويخفف العبء الحسابي مقارنة بالأنظمة التقليدية التي تعالج كل البيانات بصرف النظر عن أهميتها.

وقال يون يي: "مستشعرنا يعالج المعلومات من المصدر بطريقة تركز على البيانات المهمة فقط، مشابها لتركيز العين البشرية، ما يحسن الكفاءة ويقلل استهلاك الطاقة".

ويمكّن هذا الابتكار المركبات الذاتية القيادة من التنقل بسلاسة بين المناطق ذات الإضاءة المتفاوتة، مثل الأنفاق المظلمة وأشعة الشمس الساطعة، كما يسمح للروبوتات بالعمل بفعالية في مختلف ظروف الإضاءة.

ويخطط الفريق لتوسيع الدراسة بدمج مصفوفات أكبر من المستشعرات، وربما رقائق ذكاء اصطناعي طرفي لمعالجة البيانات مباشرة، ما يفتح آفاقا في مجال الرؤية الآلية.

نشرت الدراسة في مجلة Applied Physics Letters.

المصدر: interesting engineering