علماء أمريكيون يطورون كاميرا فائقة السرعة تعالج الصور فور التقاطها

طور فريق من العلماء من جامعتي واشنطن وبرينستون نوعا جديدا من الكاميرات المدمجة المصممة للرؤية الحاسوبية، وذلك باستخدام تقنيات مبتكرة تدمج البصريات بالحوسبة.
وتتركز أهمية الرؤية الحاسوبية في جعل الأجهزة "تدرك" ما ترى، وهو ما يتطلب معالجة وتحليل صور الفيديو أو الصور الثابتة بشكل مشابه للطريقة التي يعالج بها الدماغ البشري الصور.
ويسمح النموذج الأولي الجديد للكاميرا بالعمل بسرعة الضوء مع تقليل استهلاك الطاقة، ما يجعلها قادرة على التعرف على الأشياء بسرعة وكفاءة.
واستبدل العلماء العدسة التقليدية للكاميرا، المصنوعة عادة من الزجاج أو البلاستيك، بطبقات من 50 عدسة ميتا؛ وهي مكونات بصرية مسطحة وخفيفة الوزن تستخدم هياكل نانوية مجهرية للتلاعب بالضوء.
وقد تم دمج هذه العدسات لتعمل كشبكة عصبية بصرية، والتي تعد نوعا من الذكاء الاصطناعي المستوحى من عمل دماغ الإنسان.
وفي هذا الصدد، قال أستاذ الهندسة الكهربائية والحاسوبية والفيزياء بجامعة واشنطن، أركا ماجومدار: "ابتكرنا تصميما مختلفا تماما عن البصريات التقليدية، إذ قمنا بدمج الحسابات مباشرة في البصريات، ما يتيح إجراء العديد من العمليات الحسابية ضمن هيكل العدسة نفسها".
وأوضح فريق البحث أن هذه التقنية تحقق ميزتين رئيستين؛ أولهما تسريع عملية التعرف على الصور وتصنيفها "بما يزيد عن 200 مرة" مقارنة بالشبكات العصبية التقليدية التي تعتمد على الحوسبة باستخدام أجهزة الكمبيوتر الاعتيادية، مع الحفاظ على مستوى الدقة نفسه. أما الثانية فتتمثل في تقليل استهلاك الطاقة بفضل الاعتماد على الضوء الوارد بدلا من الكهرباء لتنفيذ العمليات الحسابية.
من جهته، قال الأستاذ المساعد في علوم الكمبيوتر بجامعة برينستون، فيليكس هايد، إن "التطبيقات المستقبلية لهذه التقنية تتمثل في العديد من المجالات، مثل السيارات والشاحنات ذاتية القيادة والروبوتات والأجهزة الطبية، وكذلك الهواتف الذكية".
وأكد أن الهدف كان هو إدخال الحسابات التي تجرى عادة إلكترونيا في البصريات نفسها، بحيث تتم بسرعة الضوء، مضيفا أنه "بفضل هذا التصميم الجديد، تمكنا من تطوير نظام رؤية كمبيوتر يتيح إجراء العديد من الحسابات بصريا دون الحاجة إلى معالجات إلكترونية معقدة".