Ionski uređaj za umjetni vid oponaša ljudske optičke iluzije

Uređaj koji su osmislili japanski istraživači mogao bi omogućiti obradu slike bez potrebe za softverom, programima i složenim konfiguracijama

Mladen Smrekar srijeda, 1. prosinca 2021. u 06:00

Nacionalni institut za znanost o materijalima NIMS, jedan od najvećih znanstveno-istraživačkih centara u Japanu, razvio je ionski uređaj za umjetni vid, sposoban povećati kontrast rubova između tamnijih i svjetlijih područja slike na način sličan ljudskom vidu.

Migracija iona

Ova prva sintetička mimikrija ljudskih optičkih iluzija postignuta je korištenjem migracije iona i njihove interakcije unutar čvrstih tijela. Ovaj uređaj, opisan u članku koji objavljuje Nano Letters, mogao bi potaknuti razvoj kompaktnih, energetski učinkovitih hardverskih sustava za vizualno otkrivanje i obradu slike koji mogu obraditi analogne signale.

Ionski uređaj za umjetni vid
Ionski uređaj za umjetni vid

Brojni programeri sustava umjetne inteligencije nedavno su pokazali veliko zanimanje za istraživanje različitih senzora i analognih sustava za obradu informacija inspiriranih ljudskim senzornim mehanizmima.

Simuliranje rada ljudskog oka

Većina AI sustava na kojima se provode istraživanja zahtijevaju sofisticirani softver/program i složene konfiguracije sklopova, uključujući posebno dizajnirane module za obradu opremljene aritmetičkim sklopovima i memorijom. Međutim, ovi sustavi imaju nedostatke jer su veliki i troše veliku količinu energije.

Demonstracija detekcije rubova dvodimenzionalnim ionskim sustavom s više uređaja: neobrađena 1024×1024 RGB slika (a); izlazna slika dobivena nakon sive skale i detekcije rubova (b) te konačna slika dobivena nakon binarizacije (c)
Demonstracija detekcije rubova dvodimenzionalnim ionskim sustavom s više uređaja: neobrađena 1024×1024 RGB slika (a); izlazna slika dobivena nakon sive skale i detekcije rubova (b) te konačna slika dobivena nakon binarizacije (c)

NIMS-ov uređaj za ionski umjetni vid sastoji od niza kanala mješovitih vodiča postavljenih na čvrsti elektrolit u pravilnim intervalima. Ovaj uređaj simulira način na koji neuroni mrežnice u ljudskom oku - fotoreceptori, horizontalne stanice i bipolarne stanice - obrađuju vizualne signale reagirajući na impulse ulaznog napona, ekvivalentno električnim signalima iz fotoreceptora. 


To uzrokuje da ioni unutar čvrstog elektrolita, ekvivalentno horizontalnoj ćeliji, migriraju kroz kanale mješovitih vodiča, što zatim mijenja struju izlaznog kanala, ekvivalentno bipolarnom odgovoru ćelije.

Ionski uređaj za umjetni vid (u sredini), u kojem ioni litija migriraju i međusobno djeluju, oponaša način na koji ljudski neuroni retine obrađuju vizualne signale. Obrada ulazne slike (lijevo) rezultirala je izlaznom slikom (desno) s povećanim kontrastom rubova
Ionski uređaj za umjetni vid (u sredini), u kojem ioni litija migriraju i međusobno djeluju, oponaša način na koji ljudski neuroni retine obrađuju vizualne signale. Obrada ulazne slike (lijevo) rezultirala je izlaznom slikom (desno) s povećanim kontrastom rubova

Vizualni senzorski sustavi

Koristeći takve korake, uređaj je, neovisno o softveru, mogao obraditi ulazne signale slike i proizvesti izlaznu sliku s povećanim kontrastom rubova između tamnijih i svjetlijih područja nalik načinu na koji ljudski vizualni sustav može povećati kontrast rubova između različitih boja i oblika pomoću vizualne lateralne inhibicije.


Ljudsko oko proizvodi različite optičke iluzije povezane s kutom nagiba, veličinom, bojom i kretanjem, a vjeruje se da ovaj proces igra ključnu ulogu u vizualnoj identifikaciji različitih objekata. Ionski uređaj japanskih znanstvenika potencijalno se može koristiti za reprodukciju ovih vrsta optičkih iluzija. 


Shematski ustroj sustava s dva uređaja
Shematski ustroj sustava s dva uređaja

Istraživači se sad nadaju da će razviti i vizualne senzorske sustave sposobne za obavljanje ljudskih retinalnih funkcija integracijom ovog uređaja s drugim komponentama, uključujući fotoreceptorske krugove.



HI-FI EXPERIENCE WEEK

KEF

Od 28.11. do 16.12. 2022. posjeti našu slušaonu na Zagrebačkom Velesajmu i uživaj u KEF Wireless aktivnim zvučnicima.

Kupi

BT naglavne slušalice

BOWERS & WILKINS PX7 S2

Hybrid Noise Cancellation, Ambient Pass-Through, Wear-Detection Sensor, do 30 sati reprodukcije, 6 mikrofona, vrhunski dizajn.

2.799 kn 371,49 € Kupi

2-smjerni bookshelf zvučnici

MONITOR AUDIO BRONZE 100

37 – 30.000 Hz, 87 dB, 8 ohma, 100W RMS, 30 - 100 W, HiVe II port sustav, C-CAM Gold Dome visokotonac, C-CAM mid-bass driver.

3.949 kn 524,12 € Kupi