Нова технологія дає штучному інтелекту можливість відчувати поверхні

Як це працює

Використовуючи квантову науку, вчені поєднали скануючий лазер, що випускає фотони, з новою моделлю штучного інтелекту, навченою розрізняти різні поверхні, розпізнані за допомогою лазерів. Система описана в новому дослідженні, опублікованому 15 жовтня в журналі Applied Optics, пише 24 Канал.

Нова технологія випускає серію коротких світлових імпульсів на поверхню, щоб "відчути" її, перш ніж відбиті назад фотони повертаються, несучи так званий спекл-шум – тип дефекту, який проявляється на зображенні, залежно від того, від якої поверхні відбилося випромінювання. Зазвичай це вважається шкідливим для зображень, але в цьому випадку дослідники обробили шумові артефакти за допомогою штучного інтелекту, що дозволило системі розпізнати топографію об'єкта. Розуміючи, як виглядає дефект від кожного з можливих матеріалів, можна визначити, що це за матеріал.

Це поєднання штучного інтелекту і квантових технологій,
– каже Даніель Тафоне, докторант Технологічного інституту Стівенса в Нью-Джерсі.

Команда використовувала 31 різновид промислового наждачного паперу з шорсткістю від 1 до 100 мікрометрів завтовшки. Найтовстіший з них приблизно дорівнював ширині людської волосини. Потім дослідники встановили лідарну (лазерну) систему, яка використовувала лазерний промінь, що вистрілював пікосекундними імпульсами (1 трильйон пікосекунд — це 1 секунда).

Імпульси світла потрапляли на наждачний папір, а потім відбивалися назад і аналізувалися через систему ШІ. Розсіяні назад фотони надходили з різних точок поверхні й підраховувалися за допомогою детектора одного фотона.

Результати показали середню похибку близько 8 мікрометрів, але вона зменшилася до 4 мікрометрів після того, як ШІ попрацював з кількома зразками. Це приблизно відповідає точності профілометрів, які зараз використовуються.

Цікаво, що наша система найкраще працювала з найбільш дрібнозернистими поверхнями, такими як алмазна притиральна плівка та оксид алюмінію,
– йдеться в повідомленні вчених. Ці матеріали часто наносяться на наждачний папір для конкретного застосування.

Дослідники кажуть, що новий метод може бути використаний для різних застосувань, в тому числі в медицині для визначення товщини родимок, які можуть бути передвісниками раку шкіри. Крихітні відмінності в шорсткості родимок, занадто малі, щоб побачити людським оком, але якщо виміряти їх такою квантовою системою, яка розпізнає поверхні на найдрібнішому рівні, це допоможе розрізняти різні стани.

Це також можна застосувати у робототехніці. Машини майбутнього можуть таким чином отримати здатність "відчувати" поверхні, до яких вони торкаються, щоб розпізнавати матеріали, з якими вони працюють, наприклад.