Enkelt smart glas afslører fremtiden for kunstigt syn

Den sofistikerede teknologi, der driver ansigtsgenkendelse i mange moderne smartphones en dag, kunne modtage en højteknologisk opgradering, der lyder - og ser - overraskende lavteknologisk ud.

Dette vindue til fremtiden er intet andet end et stykke glas. University of Wisconsin-Madison ingeniører har udtænkt en metode til at skabe stykker af "smart" glas, der kan genkende billeder uden at kræve nogen sensorer eller kredsløb eller strømkilder.

"Vi bruger optik til at kondensere den normale opsætning af kameraer, sensorer og dybe neurale netværk i et enkelt stykke tyndt glas, " siger UW-Madison el- og computeringeniørprofessor Zongfu Yu.

Yu og kolleger offentliggjorde detaljer om deres proof-of-concept forskning i dag i tidsskriftet Fotonik forskning .

Indlejring af kunstig intelligens i inerte objekter er et koncept, der, ved første øjekast, virker som noget ud af science fiction. Imidlertid, det er et fremskridt, der kan åbne nye grænser for elektronik med lav effekt.

Nu, kunstig intelligens spilder betydelige beregningsressourcer (og batterilevetid) hver gang du kigger på din telefon for at låse den op med ansigts -id. I fremtiden, ét stykke glas kunne genkende dit ansigt uden at bruge nogen strøm overhovedet.

"Dette er helt anderledes end den typiske vej til maskinsyn, " siger Yu.

Han ser for sig glasstykker, der ligner gennemsigtige firkanter. Små strategisk placerede bobler og urenheder indlejret i glasset ville bøje lys på bestemte måder for at skelne mellem forskellige billeder. Det er den kunstige intelligens i aktion.

For deres proof of concept, ingeniørerne udtænkte en metode til at lave glasstykker, der identificerede håndskrevne numre. Lys, der kommer fra et billede af et tal, kommer ind i den ene ende af glasset, og fokuserer derefter på et af ni specifikke steder på den anden side, hver svarer til individuelle cifre.

Glasset var dynamisk nok til at opdage, i realtid, da en håndskrevet 3'er blev ændret til en 8'er.

"Det faktum, at vi var i stand til at få denne komplekse adfærd med så simpel en struktur, var virkelig noget, " siger Erfan Khoram, en kandidatstuderende i Yus laboratorium.

At designe glasset til at genkende tal svarede til en maskinlæringsproces, bortset fra at ingeniørerne "trænede" et analogt materiale i stedet for digitale koder. Specifikt, ingeniørerne placerede luftbobler i forskellige størrelser og former samt små stykker lysabsorberende materialer som grafen på bestemte steder inde i glasset.

"Vi er vant til digital computing, men dette har udvidet vores syn, "siger Yu." Bølgedynamikken ved lysudbredelse giver en ny måde at udføre analog kunstig neural computing på "

En sådan fordel er, at beregningen er fuldstændig passiv og iboende til materialet, hvilket betyder, at ét stykke billedgenkendelsesglas kan bruges hundredtusindvis af gange.

"Vi kunne potentielt bruge glasset som en biometrisk lås, indstillet til kun at genkende én persons ansigt" siger Yu. "Når den er bygget, det ville vare evigt uden behov for strøm eller internet, hvilket betyder, at det kan holde noget sikkert for dig selv efter tusinder af år."

Derudover det virker bogstaveligt talt med lysets hastighed, fordi glasset skelner mellem forskellige billeder ved at forvrænge lysbølger.

Selvom den forudgående træning kan være tidskrævende og beregningskrævende, selve glasset er nemt og billigt at fremstille.

I fremtiden, forskerne planlægger at afgøre, om deres tilgang virker til mere komplekse opgaver, såsom ansigtsgenkendelse.

"Denne teknologis sande kraft ligger i dens evne til at håndtere meget mere komplekse klassificeringsopgaver øjeblikkeligt uden energiforbrug, " siger Ming Yuan, en samarbejdspartner på forskningen og professor i statistik ved Columbia University. "Disse opgaver er nøglen til at skabe kunstig intelligens:at lære førerløse biler at genkende et trafiksignal, for at aktivere stemmestyring i forbrugerenheder, blandt mange andre eksempler."

I modsætning til menneskesyn, som er forbløffende generel i sine evner til at skelne et utalligt antal forskellige objekter, det smarte glas kunne udmærke sig i specifikke applikationer – f.eks. ét stykke til nummergenkendelse, et andet stykke til at identificere bogstaver, en anden for ansigter, og så videre.

"Vi tænker altid på, hvordan vi giver visioner til maskiner i fremtiden, og forestiller sig applikationsspecifik, missionsdrevne teknologier." siger Yu. "Dette ændrer næsten alt ved, hvordan vi designer maskinsyn."