الأخبار التكنولوجية والاستعراضات والنصائح!

مستشعر مبتكر مستوحى من الحيوية يكتشف الحركة ويتنبأ بمسارات التطبيقات المختلفة

ستساعدك المقالة التالية: مستشعر مبتكر مستوحى من الحيوية يكتشف الحركة ويتنبأ بمسارات التطبيقات المختلفة

طور باحثون في جامعة آلتو مستشعرًا مبتكرًا مستوحى من الحيوية يمكنه اكتشاف الأجسام المتحركة في إطار فيديو واحد والتنبؤ بدقة بحركاتها المستقبلية. موصوفًا في ورقة ، يحتوي هذا المستشعر المتقدم على العديد من التطبيقات المحتملة في مجالات مثل استشعار الرؤية الديناميكي ، والتفتيش التلقائي ، والتحكم في العمليات الصناعية ، والتوجيه الآلي ، وتكنولوجيا القيادة المستقلة.

تتطلب أنظمة الكشف عن الحركة التقليدية العديد من المكونات والخوارزميات المعقدة التي تقوم بتحليلات الإطار بإطار ، مما يؤدي إلى عدم الكفاءة واستهلاك الطاقة العالي. لمعالجة هذه القيود ، نظر فريق جامعة آلتو إلى النظام البصري البشري للإلهام وابتكر تقنية الرؤية العصبية التي توحد الاستشعار والذاكرة والمعالجة في جهاز واحد قادر على اكتشاف الحركة والتنبؤ بالمسارات.

Photomemristors: جوهر التكنولوجيا الجديدة

بُنيت تقنية الباحثين على مجموعة من أجهزة الرصد الضوئي ، وهي أجهزة كهربائية تولد تيارًا كهربائيًا استجابةً للضوء. تمتلك Photomemristors خاصية فريدة: لا يتوقف التيار فور إطفاء الضوء ، ولكنه يتحلل تدريجياً. تسمح هذه الميزة لأجهزة الكمبيوتر الضوئية “بتذكر” تعرضها الأخير للضوء بشكل فعال ، مما يتيح لجهاز استشعار مكون من مجموعة من هذه الأجهزة التقاط ليس فقط معلومات فورية حول مشهد ولكن أيضًا ذاكرة ديناميكية للحظات السابقة.

“الخاصية الفريدة لتقنيتنا هي قدرتها على دمج سلسلة من الصور البصرية في إطار واحد ،” يوضح Hongwei Tan ، الزميل الباحث الذي قاد الدراسة. “يتم تضمين معلومات كل صورة في الصور التالية كمعلومات مخفية. بمعنى آخر ، يحتوي الإطار الأخير في الفيديو أيضًا على معلومات حول جميع الإطارات السابقة. يتيح لنا ذلك اكتشاف الحركة في وقت مبكر من الفيديو من خلال تحليل الإطار النهائي فقط بشبكة عصبية اصطناعية بسيطة. والنتيجة هي وحدة استشعار مدمجة وفعالة “.

إظهار قدرات التكنولوجيا

لعرض تقنيتهم ​​، استخدم الباحثون مقاطع فيديو تعرض أحرف كلمة واحدة في كل مرة. على الرغم من أن جميع الكلمات انتهت بالحرف “E” ، إلا أن مستشعرات الرؤية التقليدية لم تتمكن من تمييز ما إذا كان الحرف “E” على الشاشة قد اتبع الأحرف الأخرى في “APPLE” أو “GRAPE”. ومع ذلك ، يمكن أن تستخدم مصفوفة photomemristor المعلومات المخفية في الإطار النهائي لاستنتاج الحروف التي سبقتها والتنبؤ بالكلمة بدقة تقارب 100٪.

في تجربة أخرى ، أظهر الفريق مقاطع فيديو مجسّة لشخص يتحرّك بثلاث سرعات مختلفة. لا يستطيع النظام التعرف على الحركة فقط من خلال تحليل إطار واحد ، ولكنه أيضًا يتنبأ بدقة بالإطارات اللاحقة.

الآثار المترتبة على المركبات ذاتية القيادة والنقل الذكي

يعد الاكتشاف الدقيق للحركة والتنبؤ بالمسار أمرًا بالغ الأهمية لتقنية القيادة الذاتية وأنظمة النقل الذكية. تعتمد المركبات المستقلة على تنبؤات دقيقة لكيفية تحرك السيارات والدراجات والمشاة والأشياء الأخرى من أجل اتخاذ قرارات مستنيرة. من خلال دمج نظام التعلم الآلي في مصفوفة photomemristor ، أظهر الباحثون أن نظامهم المتكامل يمكن أن يتنبأ بالحركة المستقبلية بناءً على المعالجة داخل المستشعر لإطار كامل المعلومات.

يقول البروفيسور سيباستيان فان ديجين: “يوفر التعرف على الحركة والتنبؤ بها بواسطة حل الحوسبة والذاكرة المدمجة في المستشعر فرصًا جديدة في الروبوتات المستقلة والتفاعلات بين الإنسان والآلة”. “المعلومات في الإطار التي نحصل عليها في نظامنا باستخدام photomemristors تتجنب تدفقات البيانات الزائدة عن الحاجة ، مما يتيح اتخاذ قرارات موفرة للطاقة في الوقت الفعلي.”