تحول در فناوری‌های پیشرفته؛ طراحی بینایی کامپیوتری با الهام از انسان

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از اینترستینگ اینجینرینگ، مهندسان در حال توسعه روشی هستند تا بینایی کامپیوتر را شبیه انسان کنند. پژوهشی که توسط تیم دانشکده مهندسی سوانسون دانشگاه پیتسبورگ (PITT) انجام می‌شود، بینایی کامپیوتری (CV) را قادر می‌سازد با مصرف انرژی و داده کمتری کار کند.

مصرف انرژی و حافظه زیاد در حال حاضر دو مشکل اصلی بینایی کامپیوتر است. این موارد کاربرد آن را در حوزه‌های با فناورانه با سرعت بالا و کمبود منابع مانند ردیابی موشک‌های مافوق صوت و ناوبری خودکار محدود می‌کند.

تحت این شرایط، محدودیت‌های اندازه، وزن و توان برنامه بالقوه به معنای غیرعملی بودن دید رایانه است. با این حال، بهبود در این زمینه می‌تواند دید کامپیوتری را برای استفاده در فناوری‌های لبه‌ای ممکن کند.

برای این منظور، مهندسان دانشگاه پیتسبورگ سخت کار می‌کنند تا نسل بعدی بینایی کامپیوتر را معرفی کنند. با الهام از نحوه عملکرد سیستم بینایی انسان، آنها امیدوارند از مهندسی نورومورفیک برای اختراع مجدد سیستم‌های پردازش بصری استفاده کنند.

طراحی بینایی کامپیوتری با الهام از انسان

مهندسی نورومورفیک یک زمینه جدید هیجان انگیز است که هدف آن ایجاد نسل بعدی سیستم‌های بینایی کامپیوتری است که از فرآیند‌های بیولوژیکی الهام گرفته است که تعداد عملیات‌های مورد نیاز برای محاسبات مبتنی بر رویداد را کاهش می‌دهد.

راجکومار کوبندران، استادیار دانشکده مهندسی سوانسون در پیت و یکی از اعضای ارشد موسسه مهندسین برق و الکترونیک (IEEE)، این پروژه را رهبری می‌کند. اخیراً، به پاس قدردانی از اقداماتش در توسعه سیستم‌های نورومورفیک کارآمد از نظر انرژی و داده‌ها، کمک هزینه توسعه شغلی اولیه (CAREER) از بنیاد ملی علوم (NSF) را دریافت کرده است.

روند فعلی بینایی کامپیوتری به رایانه‌ها اجازه می‌دهد تا اطلاعات بصری را با استفاده از دوربین‌ها و الگوریتم‌ها درک کنند که مقدار زیادی انرژی و داده مصرف می‌کند. به کوبندران کمک هزینه شغلی ۵۴۹ هزاردلاری برای رسیدگی به این موضوع اعطا شده است.

او قصد دارد معماری‌های پردازشی و دوربین سنتی بینایی کامپیوتری را دوباره اختراع کند و آنها را با حسگرها، پردازنده‌ها و الگوریتم‌های الهام‌گرفته از بیولوژیک جایگزین کند. کوبندران امیدوار است که سیستم‌های بینایی کامپیوتری را با ترکیب سیستم‌های بیولوژیکی بهینه کند. این امر به کاهش شدید مصرف برق کمک می‌کند و نیاز به حجم زیادی از انتقال داده را از بین می‌برد.

استفاده از حسگر‌های بینایی بیولوژیک

کوبندران توضیح داد: انسان‌ها محرک‌های بصری را از طریق شبکیه چشم ما دریافت می‌کنند و این داده‌ها برای درک بصری از طریق عصب بینایی به قشر بینایی مغز ما ارسال می‌شوند.

بینایی بیولوژیکی برای انتقال کمترین داده‌ها به شدت بهینه شده است. فرض کنید سنسور‌های دوربین الهام گرفته از شبکیه و پردازنده‌های الهام گرفته از قشر بصری داریم. در آن صورت، ما می‌توانیم پردازنده‌ها را برای یادگیری و درک صحنه‌های بصری آموزش دهیم و قادر به تشخیص و درک الگو‌های مکانی-زمانی همه‌کاره شویم.

پروژه کوبندران با استفاده از دید کامپیوتری مبتنی بر رویداد، می‌تواند به طور بالقوه تحولی در حوزه‌های حیاتی مانند مراقبت‌های بهداشتی، دفاع نظامی، اینترنت اشیا، محاسبات لبه و اتوماسیون صنعتی ایجاد کند.

کوبندران گفت: فعال کردن استفاده از بینایی کامپیوتری پیشرفته در وسایل الکترونیکی شخصی می‌تواند سبک زندگی ما را از طریق فناوری‌هایی مانند وسایل نقلیه خودران، نظارت هوشمند همیشه روشن و برنامه‌های کاربردی واقعیت مجازی و افزوده متحول کند.

شرکت‌های اروپایی و آسیایی عمدتاً حسگر‌های بینایی الهام‌گرفته از زیست‌شناسی را بدون کمک صنعت یا دانشگاهی از ایالات متحده تولید می‌کنند. این پروژه به آن چالش ملی رسیدگی می‌کند و مزیت پیشرو در استقرار نسل بعدی سیستم‌های بینایی کامپیوتری را برای ایالات متحده فراهم می‌کند.