عين صناعية للرؤية الآلية

جهاز شبكي عصبي بصري ذاتي التغذية يميّز الألوان ويدعم الحوسبة الطرفية

تبرز قدرة الجهاز البصري البشري كبديل مقنع، فبخلاف أنظمة الرؤية الآلية التقليدية التي تتطلب التقاط ومعالجة كل التفاصيل، تقوم أعيننا ودماغنا بتصفية المعلومات لتسريع المعالجة البصرية مع استهلاك الطاقة الأقل.

هكذا برزت الحوسبة العصبية، التي تحاكي بنية ووظيفة الأنظمة العصبية البيولوجية، كنهج واعد للتغلب على العقبات الحالية في الرؤية الحاسوبية.

لكن هناك تحديان رئيسيان: الأول هو عدم قدرة التعرف على الألوان بشكل يضاهي الرؤية البشرية، والثاني هو الاستغناء عن مصادر طاقة خارجية لتقليل استهلاك الطاقة.

لذا طور فريق بحثي بقيادة الدكتور تاكاشي إيكونو من كلية الهندسة المتقدمة، جامعة طوكيو للعلوم (TUS)، حلاً رائدًا. يقدم ورقتهم جهازًا شبكيًا عصبيًا اصطناعيًا ذاتيًا التغذية يمكنه تمييز الألوان بدقة مذهلة.

شارك في الدراسة هيرواكي كوماتسو ونوريكا هوسودا من جامعة سنغافورة الوطنية.

وذكر موقع ساينس ديلي أن الباحثين دمجوا خليتين شمسيتين مختلفتين مُحسّنتين بالصبغة، وتستجيبان بشكل مختلف لأطوال موجية مختلفة من الضوء.

وتتطلب المشابك العصبية الاصطناعية البصرية التقليدية مصادر طاقة خارجية، لكن المشبك العصبي المقترح يولّد الكهرباء من الطاقة الشمسية. هذه القدرة على التغذية الذاتية مناسبة تمامًا لتطبيقات الحوسبة الطرفية، حيث تكون كفاءة الطاقة أمرًا حاسمًا.

أثبتت التجارب أن الجهاز يمكنه التمييز بين الألوان بدقة تصل إلى 10 نانومتر عبر الطيف المرئي، وهو مستوى يقترب من دقة العين البشرية. كما أظهر الجهاز استجابات ثنائية القطب، حيث ينتج جهدًا موجبًا تحت الضوء الأزرق وجهدًا سالبًا تحت الضوء الأحمر، ما يتيح إجراء عمليات منطقية مع عدة أجهزة.

ويشير الدكتور إيكونو إلى أن النتائج تُظهر إمكانات كبيرة لاستخدام هذا الجهاز الإلكتروني البصري في تمييز الألوان بدقة عالية وإجراء العمليات المنطقية في آنٍ واحد، بواسطة أنظمة الذكاء الاصطناعي منخفضة الطاقة والمزودة بخاصية التعرف البصري.

يمثل العمل خطوة مهمة تمكّن أجهزتنا اليومية من رؤية العالم بشكل أدق.