Το A-Eye μπορεί να δει εκατομμύρια χρώματα για καλύτερο αυτοματισμό

Ερευνητές στο Northeastern κατασκεύασαν μια συσκευή που μπορεί να αναγνωρίσει «εκατομμύρια χρώματα» χρησιμοποιώντας νέες τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης. «Στον κόσμο του αυτοματισμού, τα σχήματα και τα χρώματα είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα αντικείμενα με τα οποία ένα μηχάνημα μπορεί να αναγνωρίσει αντικείμενα», λέει ο Καρ.

Η ανακάλυψη είναι διπλή. Οι ερευνητές μπόρεσαν να κατασκευάσουν δισδιάστατο υλικό του οποίου οι ειδικές κβαντικές ιδιότητες, όταν ενσωματωθούν σε ένα οπτικό παράθυρο που χρησιμοποιείται για να αφήνει το φως στο μηχάνημα, μπορούν να επεξεργαστούν μια πλούσια ποικιλία χρωμάτων με «πολύ υψηλή ακρίβεια» – κάτι που οι επαγγελματίες στο πεδίο δεν έχουν μπόρεσε να πετύχει πριν.

Επιπλέον, το A-Eye είναι σε θέση να «αναγνωρίζει και να αναπαράγει με ακρίβεια τα χρώματα που φαίνονται με μηδενική απόκλιση από τα αρχικά τους φάσματα» χάρη, επίσης, στους αλγόριθμους μηχανικής μάθησης που αναπτύχθηκαν από μια ομάδα ερευνητών AI, με επικεφαλής τη Sarah Ostadabbas, μια βοηθό καθηγητής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών στο Northeastern. Το έργο είναι αποτέλεσμα της μοναδικής συνεργασίας μεταξύ των κβαντικών υλικών της Northeastern και των εργαστηρίων Επαυξημένης Γνώσης.

Οι μηχανές συνήθως αναγνωρίζουν το χρώμα αναλύοντάς το, χρησιμοποιώντας συμβατικά φίλτρα RGB (κόκκινο, πράσινο, μπλε), στα συστατικά στοιχεία του και στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτές τις πληροφορίες για να μαντέψουν και να αναπαράγουν ουσιαστικά το αρχικό χρώμα. Όταν στρέφετε μια ψηφιακή φωτογραφική μηχανή σε ένα έγχρωμο αντικείμενο και τραβάτε μια φωτογραφία, το φως από αυτό το αντικείμενο ρέει μέσα από ένα σύνολο ανιχνευτών με φίλτρα μπροστά τους που διαφοροποιούν το φως σε αυτά τα κύρια χρώματα RGB.

Μπορείτε να σκεφτείτε αυτά τα χρωματικά φίλτρα ως διοχετεύσεις που διοχετεύουν τις οπτικές πληροφορίες ή δεδομένα σε ξεχωριστά πλαίσια, τα οποία στη συνέχεια εκχωρούν "τεχνητούς αριθμούς σε φυσικά χρώματα", λέει ο Kar.

«Επομένως, αν το χωρίζετε σε τρία συστατικά [κόκκινο, πράσινο, μπλε], υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί», λέει ο Kar.

Αντί να χρησιμοποιούν φίλτρα, ο Kar και η ομάδα του χρησιμοποίησαν «μεταδοτικά παράθυρα» κατασκευασμένα από το μοναδικό δισδιάστατο υλικό.

«Κάνουμε μια μηχανή να αναγνωρίζει το χρώμα με πολύ διαφορετικό τρόπο», λέει ο Kar. «Αντί να το αναλύσουμε στα κύρια κόκκινα, πράσινα και μπλε συστατικά του, όταν εμφανίζεται ένα έγχρωμο φως, ας πούμε, σε έναν ανιχνευτή, αντί να αναζητούμε απλώς αυτά τα στοιχεία, χρησιμοποιούμε ολόκληρη τη φασματική πληροφορία. Και επιπλέον, χρησιμοποιούμε ορισμένες τεχνικές για να τις τροποποιήσουμε και να τις κωδικοποιήσουμε και να τις αποθηκεύσουμε με διαφορετικούς τρόπους. Έτσι, μας παρέχει ένα σύνολο αριθμών που μας βοηθούν να αναγνωρίσουμε το αρχικό χρώμα πολύ πιο μοναδικά από τον συμβατικό τρόπο».

Materials Today – Αναγνώριση χρωμάτων υψηλής ακρίβειας χωρίς διασπορά με χρήση εξιτονικών 2D υλικών και μηχανικής μάθησης

αφηρημένη
Η διασπορά είναι αποδεκτή ως ένα θεμελιώδες βήμα που απαιτείται για την ανάλυση του ευρυζωνικού φωτός. Η αναγνώριση του χρώματος από το ανθρώπινο μάτι, η ψηφιακή αναπαραγωγή του από μια κάμερα ή η λεπτομερής ανάλυση από ένα φασματόμετρο χρησιμοποιούν όλα τη διασπορά. είναι επίσης ένα εγγενές στοιχείο της ανίχνευσης χρωμάτων και της μηχανικής όρασης. Εδώ, παρουσιάζουμε μια συσκευή (που ονομάζεται τεχνητό μάτι ή, A-Eye) που αναγνωρίζει και αναπαράγει με ακρίβεια τα ελεγμένα χρώματα, χωρίς καμία φασματική διασπορά. Αντίθετα, το A-Eye χρησιμοποιεί N = 3–12 μεταδοτικά παράθυρα το καθένα με μοναδικά φασματικά χαρακτηριστικά που προκύπτουν από την ευρυζωνική μετάδοση και τα εξιτονικά χαρακτηριστικά αιχμής των διχαλκογονιδίων μετάλλων μετάπτωσης 2D. Το έγχρωμο φως που διέρχεται (και τροποποιείται από) αυτά τα παράθυρα και προσπίπτει σε έναν μόνο φωτοανιχνευτή δημιούργησε διαφορετικά φωτορεύματα και αυτά χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία μιας βάσης δεδομένων αναφοράς (σετ εκπαίδευσης) για 1337 «βλέπονται» και 0.55 εκατομμύρια συνθετικά «αόρατα» χρώματα. Εξετάζοντας τα χρώματα δοκιμής που έχουν τροποποιηθεί από αυτά τα παράθυρα, το A-Eye μπορεί να αναγνωρίσει και να αναπαράγει με ακρίβεια τα χρώματα που φαίνονται με μηδενική απόκλιση από τα αρχικά τους φάσματα και τα «αόρατα» χρώματα με μόνο ~1 % διάμεση απόκλιση, χρησιμοποιώντας τον αλγόριθμο k-NN . Το A-Eye μπορεί να βελτιώνει συνεχώς την εκτίμηση των χρωμάτων προσθέτοντας τυχόν διορθωμένες εικασίες στη βάση δεδομένων εκπαίδευσης. Η ακριβής αναγνώριση χρώματος του A-Eye διαλύει την ιδέα ότι η διασπορά των χρωμάτων αποτελεί προϋπόθεση για την αναγνώριση χρώματος και ανοίγει το δρόμο για εξαιρετικά αξιόπιστη αναγνώριση χρωμάτων από μηχανήματα με μειωμένη μηχανική πολυπλοκότητα.