ساخت چشم الکترونیکی برای هوش مصنوعی

یک قطعه الکترونیکی الهام‌گرفته از سازوکار چشم انسان می‌تواند به خودروهای خودران و ربات‌ها کمک کند تا در محیط‌های با نور متغیر، از تونل‌ها تا رانندگی شبانه، عملکرد بهتری داشته باشند.

به گزارش سیناپرس، پژوهشگران قطعه الکترونیکی کوچکی ساخته‌اند که مانند چشم انسان می‌تواند خود را با نور کم و زیاد سازگار کند. این فناوری می‌تواند به خودروهای خودران و ربات‌ها کمک کند در شرایط نوری مختلف، مثلاً شب‌ها یا در تونل‌ها، بهتر ببینند.

خودروهای خودران و ربات‌های پیشرفته از دوربین‌ها و هوش مصنوعی برای دیدن محیط اطراف استفاده می‌کنند؛ اما این چشم‌های مصنوعی در نورهای ترکیبی (جایی که هم نور کم هست و هم نور زیاد) به‌سختی کار می‌کنند.

پژوهشگران قطعه‌ای ساخته‌اند که سازوکار چشم انسان را تقلید می‌کند و می‌تواند در چند ثانیه خود را با نور کم و زیاد تنظیم کند. این قطعه بر اساس میزان نوری که به آن می‌تابد، آب جذب می‌کند یا آب از دست می‌دهد. جزئیات این پژوهش در نشریه نیچِر کامنیونیکِیشِنز/ Nature Communications منتشر شده است.

قطعه بهبودیافته مِمریستور (memristor) نام دارد. این قطعات ریز الکتریکی می‌توانند اطلاعات را حتی پس از قطع‌شدن برق ذخیره کنند. نوع خاصی از این قطعه به نام فوتوممریستور (photomemristor) می‌تواند نور را حس کند و آن را به جریان برق تبدیل کند.

مشکل خودروهای خودران در شب

لَری چِنگ (Larry Cheng)، استاد دانشگاه پنسیلوانیا و یکی از نویسندگان این مقاله، می‌گوید: فوتوممریستورهای معمولی در محیط‌های کاملاً روشن یا تاریک خوب کار می‌کنند، اما در نور ترکیبی (جایی که نور کم و زیاد هم‌زمان وجود دارد) دقتشان پایین می‌آید.

او توضیح می‌دهد: خودروهای خودران در شب با ترکیب عجیبی از نورها روبه‌رو هستند؛ از یک طرف آسمان تاریک است و از طرف دیگر چراغ‌های جلوی ماشین‌ها بسیار پرنور هستند. تشخیص جزئیاتی مثل نور قرمز چراغ راهنمایی در این شرایط بسیار دشوار است.

چشم انسان چطور کار می‌کند؟

در چشم انسان، سلول‌های میله‌ای به ما اجازه می‌دهند در تاریکی هم جزئیات را ببینیم. در نور شدید، این سلول‌ها خاموش می‌شوند و سلول‌های مخروطی به کار خود ادامه می‌دهند. پژوهشگران این فرآیند را در قطعه خود شبیه‌سازی کردند.

قطعه از دو ماده ساخته شده: پلاستیک کشسان (انعطاف‌پذیر) و اکسید تیتانیوم (پودر سفید). اکسید تیتانیوم نور را به برق تبدیل می‌کند و آن برق مشخص می‌کند پلاستیک چقدر آب جذب کند.

چنگ توضیح می‌دهد: این ماده در تاریکی آب می‌خورد و در روشنایی آب پس می‌دهد. همین خاصیت باعث می‌شود قطعه ما بتواند خود را با نورهای مختلف تنظیم کند.

نتایج آزمایش‌ها

آزمایش‌ها نشان داد قطعات جدید می‌توانند شدت نور را با دقت بیشتری تشخیص دهند. عرض هر قطعه فقط حدود ۰.۵ میلی‌متر (کمی کوچک‌تر از ضخامت یک کارت اعتباری) است.

پژوهشگران ۱۶ قطعه از این فوتوممریستورها را به هم متصل کردند و با یک هوش مصنوعی ترکیب نمودند تا یک سامانه بینایی ساده بسازند. سپس حرف F (اِف)را با چراغ‌های اِل‌ای‌دی در مقابل یک پس‌زمینه روشن قرار دادند.

پس از تنها هفت‌ بار آموزش، این سامانه توانست در محیطی که هم نور کم داشت و هم نور زیاد، حرف F را با دقت بیش از ۹۵ درصد تشخیص دهد.

به نقل از ایرنا، چنگ می‌گوید: چشم انسان برای عادت‌کردن به نورهای مختلف به ۲۰ تا ۳۰ دقیقه زمان نیاز دارد. اما این قطعات می‌توانند خیلی سریع‌تر از چشم، خودشان را با نور تطبیق بدهند.

کاربردهای آینده

این فناوری می‌تواند به خودروهای خودران و ربات‌های کارخانه کمک کند در تاریکی یا محیط‌های با نور متغیر بهتر کار کنند. همچنین در آینده ممکن است به افراد کم‌بینا کمک کند تا با چشم مصنوعی ببینند.