به گزارش چاینا دیلی، این پژوهش مشترک بین دانشگاه علوم و فناوری شانگهای و دانشگاه دوک آمریکا، در یک مجله معتبر علمی منتشر شده است. در این پروژه، دانشمندان با الگوبرداری از چشم‌های مرکب حشرات موفق به طراحی یک سیستم بینایی بیونیکی شده‌اند که علاوه بر ثبت تصاویر با کیفیت بالا، توانایی درک و تحلیل آنچه مشاهده می‌کند را نیز دارد.
چشم‌های مرکب حشرات، مانند مگس و زنبور، از هزاران واحد بینایی مجزا به نام اوماتیدیا تشکیل شده‌اند. هر یک از این واحدها، زاویه‌ای خاص از محیط را می‌بیند و در مجموع، دیدی وسیع، سریع و مقاوم نسبت به حرکت ایجاد می‌کند. این ساختار، به حشرات امکان می‌دهد تا درک فوری و دقیق از محیط اطراف داشته باشند، حتی در شرایط نوری ضعیف یا پرتحرک.
دانشمندان با مهندسی معکوس ساختار این چشم‌ها، توانسته‌اند سامانه‌ای بسازند که با حجم تنها ۰.۸ سانتی‌متر مکعب، از آرایه‌ای متراکم از میکرولنزها بهره می‌برد. این آرایه قادر به تصویربرداری با وضوح مگاپیکسلی، تمام‌رنگی و با میدان دید فوق‌العاده گسترده ۳۶۰ درجه افقی و ۱۶۵ درجه عمودی است؛ ویژگی‌هایی که در سیستم‌های بینایی معمولی وجود ندارند.
مزیت اصلی این سیستم، تنها در ساختار فیزیکی آن نیست. تیم تحقیقاتی با بهره‌گیری از الگوریتم‌های یادگیری عمیق، یک مدل چندلایه پردازش تصویر توسعه داده‌اند که می‌تواند اطلاعات بصری خام را تحلیل و به داده‌های معنادار تبدیل کند. این سامانه قادر است به‌صورت هم‌زمان:
- تصاویر پانورامای با کیفیت بالا را بازسازی کند،
- چندین هدف را در میدان دید گسترده تشخیص داده و موقعیت‌یابی کند،
- اشیاء را با دقت بالا شناسایی کرده و به‌صورت سه‌بعدی ردیابی نماید.
این نوع عملکرد شباهت زیادی به نحوه پردازش تصویر در مغز حشرات دارد که از شبکه‌های عصبی ساده ولی کارآمد برای تشخیص سریع محرک‌ها استفاده می‌کنند.
دانشمندان چینی این پژوهش را نمونه‌ای از نوآوری میان‌رشته‌ای توصیف کرده‌اند که در آن علم بیونیک، میکروالکترونیک، اپتیک و هوش مصنوعی به‌صورت هماهنگ با یکدیگر تلفیق شده‌اند.
اکنون پژوهشگران در حال بهینه‌سازی طراحی این چشم مرکب بیونیک هستند تا آن را در زمینه‌های گوناگونی به کار گیرند؛ از جمله:
ابزارهای آندوسکوپی پزشکی با امکان تصویربرداری وسیع در محیط‌های محدود،
این دستاورد علمی نه تنها می‌تواند فناوری‌های بینایی رایانه‌ای و سامانه‌های خودکار را متحول کند، بلکه زمینه‌ساز پیشرفت‌هایی در حوزه‌هایی مانند:
تشخیص سریع پزشکی: از طریق تصویربرداری دقیق از اندام‌های داخلی،
پایش محیط زیست: با استفاده از پهپادهای سبک برای مانیتورینگ حیات وحش یا شرایط اقلیمی،
ربات‌های صنعتی و خانگی: با قابلیت درک بهتر فضا و تعامل ایمن با انسان‌ها خواهد بود.
همچنین این فناوری می‌تواند به توسعه سیستم‌های بینایی برای پروتزهای بینایی یا عینک‌های هوشمند برای افراد دارای اختلال بینایی کمک کند.
این پروژه، نه‌تنها مرزهای علمی را گسترش می‌دهد، بلکه نشان می‌دهد چگونه درک عمیق از ساختارهای طبیعی می‌تواند الهام‌بخش نسل جدیدی از فناوری‌های هوشمند و کاربردی باشد.
منبع: chinadaily
