جهان از چشم یک ربات

گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا- هانا حیدری؛ نوعی دوربین جدید توسط مهندسان در کالیفرنیا توسعه یافته است که به ربات‌ها و دستگاه‌های رباتیک اجازه می‌دهد اطراف خود را ببینند و آنچه را می‌بینند، درک کنند.

دوربین جدید دو ویژگی قدرتمند را در کنار هم قرار داده است. ابتدا، تصاویر فوق‌العاده گسترده‌ای می‌گیرد. اطلاعاتی درباره تمام نورهای صحنه پیش‌رو جمع‌آوری می‌کند. سپس یک کامپیوتر پردازنده از این اطلاعات استفاده می‌کند تا آنچه دوربین می‌بیند را به‌سرعت آنالیز کند. این سیستم می‌تواند فاصله یک شیء تا دوربین را محاسبه کند یا روی نقطه خاصی در یک تصویر متمرکز شود.

چنین محاسباتی به خودروهای خودران یا پهپادها کمک می‌کند تا محیط اطراف خود را بهتر شناسایی کنند، مانند وسایل نقلیه دیگر، موانع، تقاطع‌ها و عابران پیاده. خودروها می‌توانند از این اطلاعات استفاده کنند و بهتر مسیریابی کنند.

همچنین می‌توان از این تکنولوژی برای ساخت دوربین‌هایی کمک گرفت که به دستگاه میزبان اجازه می‌دهد که سریع‌تر تصمیم بگیرد و کمتر انرژی مصرف کند. در حال حاضر دوربین‌هایی که روی خودروهای خودران و پهپادها نصب می‌شوند، انرژی زیادی مصرف می‌کنند و کند هستند.

دونالد دنسرو، مهندس برق دانشگاه استنفورد، می‌گوید: «خودروهای خودران یا وسایل نقلیه پرنده نیاز به تصمیم‌گیری سریع دارند». دنسرو به همراه گروه تحقیقاتی دانشگاه سن‌دیگو دوربین جدید را توسعه داده است.

تصویر بزرگ

درست مانند دوربین‌های دیگر، در دوربین جدید نیز از لنز استفاده شده است. لنزها شفاف هستند تا نور بتواند به‌راحتی عبور کند. همچنین لنزها منحنی هستند که باعث می‌شود اشعه‌های نور وارد شده خم شوند. برای مثال، لنز یا عدسی درون چشم انسان نور را روی سلول‌های گیرنده پشت چشم متمرکز می‌کند.

در دوربین جدید از یک لنز کروی استفاده شده است؛ این لنز به اندازه یک گیلاس وحشی است و از دو پوسته شیشه‌ای هم‌مرکز ساخته شده است. پشت این لنز شبکه‌ای از 200 هزار میکرولنز وجود دارد که اندازه هر کدام از آنها کوچک‌تر از پهنای موی سر انسان است.

نحوه کارکرد

لنز کروی به دوربین اجازه می‌دهد که نور را در میدان دید گسترده‌ای ثبت کند. اگر شما بتوانید تمام منظره اطرافتان را در آن واحد ببینید، میدان دید 360 درجه (یک دایره کامل) دارید. در واقع این چیزی است که می‌توان از طریق یک لنز، بدون حرکت دادن آن، دید. میدان دید چشم انسان 55 درجه یا یک ششم دایره کامل است.

برای درک بهتر ای موضوع، روی یک چشمتان را بپوشانید و مستقیم به جلو نگاه کنید. بازه‌ای که می‌توانید بدون چرخاندن چشم یا سرتان ببینید، میدان دید شماست.

دوربین جدید روی یک بازوی چرخان قرار می‌گیرد که این امر میدان دید 140 درجه یا تقریبا نصف یک دایره کامل را فراهم می‌کند. با این دوربین می‌توانید هر چیزی که جلوی روی شما قرار دارید را ببینید.

این دوربین فناورانه برای جمع‌آوری اطلاعات درباره صحنه پیش‌رو، از تکنولوژی به نام تصویربرداری میدان نور استفاده می‌کند. اصطلاح میدان نور به نور حاضر در صحنه اشاره دارد. نور پس از منعکس شدن از سطح یک یا چند شی در صحنه به لنز دوربین می‌رسد. برای درک بهتر این موضوع ذرات نور را در نظر بگیرید. ذرات نور یا فوتون‌ها از روی اشیای حاضر در یک صحنه منعکس می‌شود. وقتی که یک فوتون به یک میکرولنز می‌رسد، سنسور درون لنز آن را شناسایی می‌کند و محل نور و جهت آن را ثبت می‌کند.

از آنجایی که میکرولنزهای زیادی در شبکه دوربین وجود دارد، می‌تواند اطلاعت دقیقی درباره نور را به ثبت برساند. کامپیوتر پردازنده نیز می‌تواند این داده‌ها را به اطلاعاتی درباره محل قرارگیری اشیا و نحوه حرکت آنها تبدیل کند؛ درست مانند نحوه عملکرد مغز در هنگام قدم زدن در یک اتاق.

دوربین می‌تواند از این اطلاعات به شکل‌های متفاوتی استفاده کند. برای مثال، یک خودروی خودران می‌تواند از این اطلاعات برای دیدن وسایل نقلیه اطراف خود استفاده و از آنها اجتناب کند. چنین دوربینی می‌تواند روی یک ماشین خاص، خودروی جلویی یا خودروی کناری، تمرکز کند.

از آنجایی که این دوربین از تکنولوژی تصویربرداری میدان نور استفاده می‌‌کند، می‌تواند با استفاده از اطلاعات، حتی بعد از ثبت تصاویر آنها را آنالیز کند و تغییر دهد.

این توانایی‌ها باعث می‌شود که این دوربین مزایای بزرگ‌تری نسبت به دید انسان داشته باشد. چشم انسان‌ها نمی‌تواند تمامی اطلاعات دررباره فاصله و حرکت اشیای اطراف را ثبت کند. در عوض، ما انسان‌ها سرمان را به اطراف حرکت می‌دهیم تا صحنه پیش‌رو از زوایای مختلف ببینیم. سپس مغز ما این زاویه‌های دید را با هم ترکیب می‌کند.

به گفته دنسرو، دوربین جدید اطلاعات مشابهی مانند مغز انسان را برای خودروهای خودران و پهپادها فراهم می‌کند اما این کار را با بیش از دو چشم انجام می‌دهد.