Älylasi, joka ei tarvitse sähköä

Tietystä kuviosta älykkääseen lasiin tuleva valo muokkautuu tiettyyn muotoon. Jos valon muoto vastaa odotettua kuviota, lasi tunnistaa näkemänsä.

Yksinkertainen "älykäs" lasi tuo esiin keinotekoisen näön tulevaisuutta.

Wisconsinin ja Madisonin yliopistojen insinöörit ovat kehittäneet menetelmän sellaisten "älykkäiden" lasikappaleiden luomiseksi, jotka tunnistavat kuvia ilman antureita, elektroniikkapiirejä tai virtalähteitä.

”Käytämme optiikkaa pakkaamaan normaalit kameroiden, antureiden ja neuroverkkojen asetelmat yhdeksi palaksi ohutta lasia,” kuvailee UW-Madisonin sähkö- ja tietotekniikan professori Zongfu Yu.

Keinotekoisen älykkyyden upottaminen inertteihin esineisiin on käsite, joka ensi silmäyksellä vaikuttaa tieteiskirjallisuudelta. Se on kuitenkin edistysaskel, joka voisi avata uusia alueita pienen tehonkäytön elektroniikalle.

Nykyään keinotekoinen äly käyttää merkittäviä laskennallisia resursseja (ja akun käyttöikää) aina, kun avaat kännykän kasvojentunnistuksella. Tulevaisuudessa yksi lasi voisi tunnistaa kasvosi ilman minkäänlaista tehonkäyttöä.

Konkreettisia todisteita varten insinöörit laativat menetelmän käsin kirjoitettuja numeroita tunnistavien lasikappaleiden valmistamiseksi. Numeron kuvasta tuleva valo tulee lasin toiseen reunaan ja keskittyy sitten yhdelle yhdeksästä toisella reunalla olevasta kohdasta, joista kukin vastaa yksittäistä numeroa.

”Se, että pystyimme saamaan tämän monimutkaisen käyttäytymisen niin yksinkertaisen rakenteen avulla, oli todella jotain”, kertoo Yu:n laboratoriossa opiskelija Erfan Khoram.

Lasin työstäminen numeroiden tunnistamiseksi oli samanlainen kuin koneoppimisen prosessi, paitsi että insinöörit "kouluttivat" analogisen materiaalin digitaalisten koodien sijasta. He sijoittivat erikokoisia ja muotoisia ilmakuplia sekä pieniä paloja valoa absorboivista materiaaleja, kuten grafeenia, tiettyihin kohtiin lasin sisälle.

”Olemme tottuneet digitaaliseen tietojenkäsittelyyn, mutta tämä on laajentanut näkemystämme”, Yu sanoo. ”Valon etenemisen aaltodynamiikka tarjoaa uuden tavan suorittaa analoginen keinotekoinen neuraalilaskenta”.

Eräs sen etu on, että laskenta on täysin passiivista ja materiaalille luonnollista mikä tarkoittaa, että yhtä kuvan tunnistuslasia voitaisiin käyttää satoja tuhansia kertoja.

Lisäksi se toimii kirjaimellisesti valon nopeudella. Vaikka edeltävä koulutusprosessi voisi olla aikaa vievää ja laskennallisesti vaativa, lasin valmistus on helppoa ja edullista.

Tulevaisuudessa tutkijat aikovat selvittää, toimiiko heidän lähestymistapansa monimutkaisempiin tehtäviin, kuten kasvojen tunnistamiseen.

Aiheesta aiemmin: Uusia sovelluksia metamateriaaleille