Исследование показало, что подростки, которые курят или вейпят, чаще употребляют каннабис
Статья
По мере того, как искусственный интеллект и интеллектуальные устройства продолжают развиваться, машинное зрение играет все более важную роль в качестве ключевого инструмента современных технологий. К сожалению, несмотря на значительный прогресс, системы машинного зрения по-прежнему сталкиваются с серьезной проблемой: обработка огромных объемов визуальных данных, генерируемых каждую секунду, требует значительных мощностей, ресурсов хранения и вычислений. Это ограничение затрудняет развертывание возможностей визуального распознавания в периферийных устройствах, таких как смартфоны, дроны или автономные транспортные средства.
Интересно, что человеческая зрительная система предлагает убедительную альтернативную модель. В отличие от обычных систем машинного зрения, которые должны захватывать и обрабатывать каждую деталь, наши глаза и мозг выборочно фильтруют информацию, что позволяет повысить эффективность визуальной обработки при минимальном потреблении энергии. Нейроморфные вычисления, которые имитируют структуру и функции биологических нейронных систем, таким образом, стали многообещающим подходом к преодолению существующих препятствий в компьютерном зрении. Однако две основные проблемы остались. Первая — достижение распознавания цвета, сопоставимого с человеческим зрением, тогда как вторая — устранение необходимости во внешних источниках питания для минимизации потребления энергии.
На этом фоне исследовательская группа под руководством доцента Такаши Икуно из Школы передовой инженерии, кафедры инженерии электронных систем Токийского университета науки (TUS), Япония, разработала новаторское решение. Их статья, опубликованная в выпуске 15 журнала Scientific Reports 12 мая 2025 года, представляет искусственный синапс с автономным питанием, способный различать цвета с удивительной точностью. Соавторами исследования выступили г-н Хироаки Комацу и г-жа Норика Хосода, также из TUS.
Исследователи создали свое устройство путем интеграции двух различных сенсибилизированных красителем солнечных элементов, которые по-разному реагируют на различные длины волн света. В отличие от обычных оптоэлектронных искусственных синапсов, которым требуются внешние источники питания, предлагаемый синапс генерирует электричество путем преобразования солнечной энергии. Эта способность к самопитанию делает его особенно подходящим для периферийных вычислительных приложений, где энергоэффективность имеет решающее значение.
Как показали обширные эксперименты, полученная система может различать цвета с разрешением 10 нанометров по всему видимому спектру — уровень дискриминации, приближающийся к уровню человеческого глаза. Более того, устройство также продемонстрировало биполярные ответы, выдавая положительное напряжение при синем свете и отрицательное напряжение при красном свете. Это позволяет выполнять сложные логические операции, которые обычно требуют нескольких обычных устройств. « Результаты показывают большой потенциал для применения этого оптоэлектронного устройства следующего поколения, которое обеспечивает высокое разрешение цветового различения и логические операции одновременно, в маломощных системах искусственного интеллекта (ИИ) с визуальным распознаванием », — отмечает доктор Икуно.
Чтобы продемонстрировать реальное применение, команда использовала свое устройство в вычислительной структуре физического резервуара для распознавания различных движений человека, записанных красным, зеленым и синим цветом. Система достигла впечатляющей точности в 82% при классификации 18 различных комбинаций цветов и движений с использованием всего одного устройства, а не нескольких фотодиодов, необходимых в обычных системах.
Результаты этого исследования распространяются на множество отраслей. В автономных транспортных средствах эти устройства могут обеспечить более эффективное распознавание светофоров, дорожных знаков и препятствий. В здравоохранении они могут питать носимые устройства, которые отслеживают жизненно важные показатели, такие как уровень кислорода в крови, с минимальным расходом батареи. Для потребительской электроники эта технология может привести к появлению смартфонов и гарнитур дополненной/виртуальной реальности с существенно улучшенным сроком службы батареи при сохранении сложных возможностей визуального распознавания. « Мы считаем, что эта технология будет способствовать реализации маломощных систем машинного зрения с возможностями распознавания цветов, близкими к возможностям человеческого глаза, с применением в оптических датчиках для беспилотных автомобилей, маломощных биометрических датчиках для медицинского использования и портативных устройствах распознавания », — замечает доктор Икуно.
В целом эта работа представляет собой значительный шаг на пути к воплощению чудес компьютерного зрения на периферийных устройствах, позволяя нашим повседневным устройствам видеть мир так же, как видим его мы.
Источник: Токийский университет естественных наук
