Удосконалена система зору, створена за прикладом очей богомола

Команда дослідників із Школи інженерії та прикладних наук Університету Вірджинії розробила інноваційну біоміметичну систему зору. Натхненням для цієї системи стало унікальне зорове сприйняття богомола. Ця інновація спрямована на підвищення ефективності різних технологій, включаючи безпілотні автомобілі, дрони, роботизовані конвеєри, шляхом вирішення важливої проблеми для систем, керованих штучним інтелектом: нездатності точно сприймати статичні або повільно рухомі об’єкти у 3D-просторі.

Наприклад, самокеровані автомобілі наразі покладаються на візуальні системи, які, подібно до складної будови очей багатьох комах, відмінно відстежують рух і забезпечують широкий кут огляду, але мають труднощі з глибинним сприйняттям. Однак богомол є винятком. Його очі, кут зору яких частково перекривається, забезпечують йому бінокулярний зір – здатність сприймати глибину в тривимірному просторі – критично важливу здатність, яку дослідницька група прагнула відтворити.

Дослідники на чолі з Б’юнджун Бе (Byungjoon Bae) розробили складні штучні очі, які імітують зазначену біологічну здатність. Ці "очі" об’єднують мікролінзи і численні фотодіоди, використовуючи гнучкі напівпровідникові матеріали, які відтворюють опуклі форми і розташування граней, що характерно для фасеткових очей богомолів. Така конструкція гарантує широкий кут огляду, зберігаючи при цьому виняткове сприйняття глибини.

За словами Бе, їхня система забезпечує просторову обізнаність у реальному часі, що має вирішальне значення для застосунків, які взаємодіють із динамічним середовищем. Однією з ключових інновацій цієї системи є використання периферійних обчислень – обробка даних безпосередньо на самих сенсорах або поблизу датчиків, які збирають інформацію. Такий підхід значно скорочує час обробки даних та енергоспоживання, досягаючи більш ніж 400-кратне зниження енерговитрат у порівнянні з традиційними візуальними системами. Завдяки цьому технологія особливо добре підходить для малопотужних транспортних засобів, безпілотників, роботизованих систем і пристроїв "розумного дому".

Робота команди демонструє, як ці складні штучні очі можуть безперервно відстежувати зміни в сцені, визначаючи і кодуючи, які пікселі змінилися. Цей метод імітує те, як комахи обробляють візуальну інформацію, використовуючи явище паралаксу руху для розрізнення близьких і далеких об’єктів, а також для сприйняття руху і просторових даних.

Поєднавши сучасні матеріали, інноваційні алгоритми та глибоке розуміння біологічних систем зору, дослідники створили систему комп’ютерного зору, яка може революціонізувати застосування штучного інтелекту. Цей біоміметичний підхід не тільки підвищує точність та ефективність візуальної обробки, але й відкриває нові можливості для майбутніх ШІ-технологій.

Оскільки безпілотні автомобілі, дрони та інші системи штучного інтелекту продовжують розвиватися, інтеграція таких систем біоміметичного зору може стати значним кроком вперед, зробивши ці технології більш безпечними та надійними в реальних умовах.