يمكن للعين رؤية ملايين الألوان من أجل أتمتة أفضل

صمم باحثون في جامعة Northeastern جهازًا يمكنه التعرف على "ملايين الألوان" باستخدام تقنيات ذكاء اصطناعي جديدة. "في عالم الأتمتة ، تعد الأشكال والألوان العناصر الأكثر استخدامًا والتي يمكن للآلة من خلالها التعرف على الأشياء"، يقول كار.

الاختراق ذو شقين. تمكن الباحثون من هندسة مادة ثنائية الأبعاد ، والتي يمكن لخصائصها الكمية الخاصة ، عند دمجها في نافذة بصرية تُستخدم للسماح بدخول الضوء إلى الآلة ، معالجة تنوع غني من الألوان "بدقة عالية جدًا" - وهو شيء لا يمتلكه الممارسون في هذا المجال. تمكنت من تحقيقه من قبل.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن A-Eye قادرة على "التعرف بدقة وإعادة إنتاج الألوان" المرئية "بدون أي انحراف عن أطيافها الأصلية" ، وذلك بفضل خوارزميات التعلم الآلي التي طورها فريق من باحثي الذكاء الاصطناعي ، بقيادة سارة أوستادباس ، وهي مساعدة. أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسبات في جامعة نورث إيسترن. المشروع هو نتيجة تعاون فريد بين المواد الكمومية في جامعة Northeastern ومختبرات الإدراك المعزز.

تتعرف الآلات عادةً على اللون عن طريق تقسيمه ، باستخدام مرشحات RGB التقليدية (الأحمر والأخضر والأزرق) ، إلى مكوناته المكونة ، ثم تستخدم هذه المعلومات لتخمين اللون الأصلي وإعادة إنتاجه. عندما توجه كاميرا رقمية إلى كائن ملون وتلتقط صورة ، يتدفق الضوء من هذا الكائن عبر مجموعة من الكاشفات مع مرشحات أمامها تفرق الضوء إلى ألوان RGB الأساسية.

يمكنك التفكير في مرشحات الألوان هذه على أنها مسارات قمع توجه المعلومات أو البيانات المرئية إلى مربعات منفصلة ، والتي تقوم بعد ذلك بتعيين "أرقام اصطناعية للألوان الطبيعية" ، كما يقول كار.

يقول كار: "إذا كنت تقسمها إلى ثلاثة مكونات (أحمر ، أخضر ، أزرق) ، فهناك بعض القيود".

بدلاً من استخدام الفلاتر ، استخدم كار وفريقه "نوافذ انتقالية" مصنوعة من مادة فريدة ثنائية الأبعاد.

يقول كار: "إننا نصنع آلة تتعرف على اللون بطريقة مختلفة تمامًا". "بدلاً من تقسيمه إلى مكوناته الأساسية باللون الأحمر والأخضر والأزرق ، عندما يظهر ضوء ملون ، على سبيل المثال ، على كاشف ، بدلاً من مجرد البحث عن هذه المكونات ، فإننا نستخدم المعلومات الطيفية بأكملها. علاوة على ذلك ، نستخدم بعض التقنيات لتعديلها وترميزها وتخزينها بطرق مختلفة. لذلك فهي تزودنا بمجموعة من الأرقام التي تساعدنا في التعرف على اللون الأصلي بشكل فريد أكثر من الطريقة التقليدية ".

المواد اليوم - التعرف على الألوان بدقة عالية وخالية من التشتت باستخدام مواد الإثارة ثنائية الأبعاد والتعلم الآلي

مجردة
يُقبل التشتت كخطوة أساسية مطلوبة لتحليل ضوء النطاق العريض. إن التعرف على اللون بالعين البشرية ، أو استنساخه الرقمي بواسطة الكاميرا ، أو التحليل التفصيلي بواسطة مقياس الطيف ، كلها تستخدم التشتت ؛ إنه أيضًا مكون متأصل في اكتشاف الألوان ورؤية الماكينة. هنا ، نقدم جهازًا (يسمى العين الاصطناعية أو العين A) يتعرف بدقة على الألوان المختبرة ويعيد إنتاجها ، دون أي تشتت طيفي. بدلاً من ذلك ، تستخدم A-Eye N = 3-12 نوافذ انتقالية لكل منها ميزات طيفية فريدة ناتجة عن نفاذية النطاق العريض وخصائص ذروة excitonic لثنائي كالكوجينيدات معدنية انتقالية ثنائية الأبعاد. أدى الضوء الملون الذي يمر عبر (وتعديله) هذه النوافذ والحادث على جهاز كشف ضوئي واحد إلى توليد تيارات ضوئية مختلفة ، وقد تم استخدامها لإنشاء قاعدة بيانات مرجعية (مجموعة تدريب) لـ 2 "مرئي" و 1337 مليون لون "غير مرئي" مركب. من خلال "النظر" إلى ألوان الاختبار المعدلة بواسطة هذه النوافذ ، يمكن للعين A-Eye التعرف بدقة وإعادة إنتاج الألوان "المرئية" بدون أي انحراف عن أطيافها الأصلية والألوان "غير المرئية" مع انحراف متوسط ​​بنسبة 0.55٪ فقط ، باستخدام خوارزمية k-NN . يمكن لـ A-Eye تحسين تقدير اللون باستمرار عن طريق إضافة أي تخمينات مصححة إلى قاعدة بيانات التدريب الخاصة بها. يعمل التعرف الدقيق على الألوان في A-Eye على تبديد الفكرة القائلة بأن تشتت الألوان هو شرط أساسي لتحديد اللون ويمهد الطريق للتعرف على الألوان بشكل موثوق للغاية بواسطة الآلات ذات التعقيد الهندسي المنخفض.