اليابان – طوّر فريق من العلماء من جامعة طوكيو للعلوم مشبكا عصبيا ضوئيا قادرا على تمييز الألوان بدقة تقارب دقة العين البشرية.

ويبشّر هذا الإنجاز بثورة في أنظمة الرؤية الآلية منخفضة الطاقة المستخدمة في الهواتف الذكية والمركبات ذاتية القيادة والطائرات بدون طيار.

ويعتمد الجهاز، الذي طوّره فريق بقيادة الدكتور تاكاشي إيكونو من قسم هندسة النظم الإلكترونية بالجامعة، على التصميم المستلهم من طريقة عمل العين والدماغ البشريين، حيث يحاكي المشابك العصبية البيولوجية في تعاملها مع المؤثرات البصرية، لكنه يتميّز بعمله الكامل على ضوء الشمس دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي.

ويأتي الجهاز الجديد عبارة عن مشبك عصبي كهروضوئي إلكتروني ذاتي التشغيل، صُمم خصيصا لتقليل استهلاك الطاقة في أنظمة الرؤية المعتمدة على الذكاء الاصطناعي. ويتكوّن من خليتين شمسيتين محسّنتين بالصبغة (DSSCs)، استُخدمتا لاكتشاف ألوان مختلفة من الضوء وتوليد إشارات كهربائية استجابة لذلك.

وعند تعريض الجهاز لأطوال موجية معينة، يُنتج استجابة كهربائية ثنائية القطب: موجبة تحت الضوء الأزرق وسالبة تحت الضوء الأحمر، ما يمكّنه من تنفيذ عمليات منطقية والتعرف على الألوان بدقة تصل إلى 10 نانومتر — وهي دقة توازي تقريبا قدرة العين البشرية.

وفي تجربة حقيقية، اختبر الفريق الجهاز عبر دمجه في شبكة حوسبة مادية للتعرف على حركات بشرية ملوّنة بالأحمر والأخضر والأزرق. ورغم استخدام مشبك عصبي واحد فقط، بلغت دقة التعرف 82% عبر 18 تركيبة من الألوان والحركة، مقارنة بأنظمة تقليدية تعتمد على أجهزة استشعار متعددة.

ويشير العلماء إلى أن هذا الدمج بين دقة تمييز الألوان والقدرة على إجراء عمليات منطقية والتشغيل الذاتي، قد يحدث نقلة نوعية في الذكاء الاصطناعي البصري منخفض الطاقة، ويمهّد الطريق لتطبيقات واسعة تشمل:

السيارات ذاتية القيادة: تحسين التعرف على الإشارات المرورية والمشاة.

الرعاية الصحية: تطوير أجهزة قابلة للارتداء لمراقبة المؤشرات الحيوية باستهلاك طاقة منخفض.

الإلكترونيات الاستهلاكية: إطالة عمر بطارية الهواتف وأنظمة الواقع الافتراضي والمعزز.

وقال إيكونو: 'نأمل أن تساهم هذه التقنية في تطوير أنظمة رؤية آلية متقدمة، تجمع بين الكفاءة البصرية العالية والاستهلاك المنخفض للطاقة، في مجموعة واسعة من الأجهزة والتقنيات المستقبلية'.

نشرت نتائج الدراسة في مجلة Scientific Reports العلمية.

المصدر: interesting engineering