|
ИИ наделили способностью чувствовать
|
|
|
|
Технологии, основанные на ИИ, быстро учатся видеть, общаться, вычислять и создавать. Однако с одной вещью они по—прежнему справляются не очень хорошо - это измерение или "ощупывание" поверхностей - чисто механическая функция.
|
|
|
|
"Искусственный интеллект более или менее овладел зрением благодаря достижениям в области компьютерного зрения и распознавания объектов", - говорит профессор физики Стивенса Йонг Мен Суа. "Однако у него еще не развилось осязание, подобное человеческому, которое могло бы отличить, например, шероховатый лист газетной бумаги от гладкого и глянцевого журнального листа".
|
|
|
|
То есть до сих пор. Исследователи из передового центра квантовой науки и инженерии Стивенса (CQSE) только что продемонстрировали метод, позволяющий наделить искусственный интеллект способностью чувствовать.
|
|
Точная метрология для медицины, производства и многого другого
|
|
|
|
Компания Sua, работая с директором CQSE Юпингом Хуангом и докторантами Дэниелом Тафоне и Люком Макэвоем, разработала установку для квантовой лаборатории, которая сочетает сканирующий лазер, запускающий фотоны, с новыми алгоритмическими моделями искусственного интеллекта, обученными определять различия между различными поверхностями при их отображении с помощью этих лазеров.
|
|
|
|
"Это союз искусственного интеллекта и квантовой механики", - объясняет Тафоне.
|
|
|
|
|
|
|
В их системе, о которой сообщается в журнале Applied Optics, специально созданный луч света короткими импульсами направляется на поверхность, чтобы "почувствовать" ее. Отраженные фотоны, рассеянные в обратном направлении, возвращаются от целевого объекта, неся с собой спекл-шум, случайный тип дефектов, которые возникают на изображениях.
|
|
|
|
Обычно считается, что спекл-шум мешает четкому и точному изображению. Однако система Stevens group использует другой подход: она обнаруживает и обрабатывает эти шумовые артефакты с помощью искусственного интеллекта, который был тщательно обучен интерпретировать их характеристики как ценные данные. Это позволяет системе точно определять рельеф объекта.
|
|
|
|
"Мы используем изменение количества фотонов в разных точках освещения на поверхности", - говорит Тафоне.
|
|
|
|
В качестве экспериментальных объектов команда использовала 31 промышленную наждачную бумагу с поверхностью различной шероховатости толщиной от 1 до 100 микрон. (Для сравнения, толщина человеческого волоса в среднем составляет около 100 микрон). Лазеры с синхронизацией режимов генерировали световые импульсы, направленные на образцы.
|
|
|
|
Эти импульсы проходили через приемопередатчики, попадали на наждачную бумагу, а затем возвращались обратно в систему для анализа с помощью обучающей модели команды.
|
|
|
|
Во время первых испытаний метод группы показал среднюю среднеквадратичную погрешность (RMSE), равную примерно 8 микронам; после работы с несколькими образцами и усреднения результатов по ним его точность значительно возросла и составила 4 микрона, что сопоставимо с лучшими промышленными профилометрами, используемыми в настоящее время.
|
|
|
|
"Интересно, что наша система лучше всего работала на поверхностях с мельчайшей зернистостью, таких как алмазная притирочная пленка и оксид алюминия", - отмечает Тафоне.
|
|
|
|
Новый метод может быть полезен для самых разных применений, - добавляет он.
|
|
|
|
Например, при попытке выявить рак кожи эксперты-люди часто допускают ошибки, путая очень похожие на вид, но безвредные заболевания с потенциально смертельными меланомами.
|
|
|
|
"Крошечные различия в шероховатости поверхности, которые невозможно увидеть человеческим глазом, но которые можно измерить с помощью предлагаемой нами квантовой системы, могут различать эти условия", - объясняет Хуан.
|
|
|
|
"Квантовые взаимодействия предоставляют огромный объем информации, и использование искусственного интеллекта для ее быстрого понимания и обработки является следующим логическим шагом".
|
|
|
|
Контроль качества изготовления компонентов также часто зависит от чрезвычайно малых расстояний, которые могут означать разницу между идеальной деталью и крошечным дефектом, который в конечном итоге может привести к опасному механическому повреждению.
|
|
|
|
"Поскольку лидарная технология уже широко применяется в таких устройствах, как автономные автомобили, смартфоны и роботы, - заключает Хуан, - наш метод расширяет их возможности, позволяя измерять свойства поверхности в очень малых масштабах".
|
|
|
|
Источник
|
