【智能玻璃僅用光就能識(shí)別數(shù)字】
據(jù)最新一期《光子學(xué)研究》雜志報(bào)道， 美國(guó)研究人員創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出一種“聰明”的玻璃， 其僅利用光就能識(shí)別和區(qū)分圖像， 而且無需電力、傳感器即可運(yùn)行 。
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校電氣和計(jì)算機(jī)工程系余宗福教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)， 使用光學(xué)系統(tǒng)將相機(jī)、傳感器和深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的正常設(shè)置壓縮成一塊薄玻璃 。 在概念驗(yàn)證研究中， 這種智能玻璃可區(qū)分出手寫的單位數(shù)字， 其動(dòng)態(tài)性還足以實(shí)時(shí)檢測(cè)到手寫的3被改寫為8 。
智能玻璃的工作原理是， 將不同大小和形狀的氣泡， 以及石墨烯等小塊吸光材料嵌入玻璃的特定位置 。 當(dāng)手寫數(shù)字反射的光波穿過玻璃時(shí)， 它們以特定的方式被氣泡和雜質(zhì)彎曲， 該彎曲過程將光聚焦到玻璃另一側(cè)的10個(gè)特定點(diǎn)之一， 具體取決于所呈現(xiàn)的數(shù)量 。 10個(gè)點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)數(shù)字0到9 。 余宗福將之描述為一把鑰匙開一把鎖 。 即使用不同的樣式書寫， 玻璃也可以聚焦光以檢測(cè)正確的數(shù)字 。
設(shè)計(jì)玻璃以識(shí)別數(shù)字， 類似于機(jī)器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練過程， 只不過訓(xùn)練的對(duì)象是模擬材料而不是數(shù)字代碼 。 如果光沒有通過玻璃聚焦在正確的點(diǎn)， 研究團(tuán)隊(duì)會(huì)稍微調(diào)整雜質(zhì)的大小和位置 。 經(jīng)過數(shù)千次迭代， 玻璃“學(xué)會(huì)”將光線彎曲到正確的位置 。 余宗福說， 這些雜質(zhì)基本上就像“人工神經(jīng)元” 。
余宗福指出， 光傳播的波動(dòng)力學(xué)為模擬人工神經(jīng)計(jì)算提供了新的方法 。 其優(yōu)點(diǎn)是， 計(jì)算是完全被動(dòng)的， 且為材料所固有， 這意味著可識(shí)別圖像的智能玻璃可使用數(shù)十萬次 。
目前， 人們使用面部識(shí)別解鎖手機(jī)時(shí)， 人工智能都會(huì)占用大量的計(jì)算資源并消耗電力 。 未來， 智能玻璃有可能被用作一種“生物識(shí)別鎖”， 一塊玻璃只識(shí)別一個(gè)人的臉， 從而大大提高手機(jī)的安全性 。 這種小巧、廉價(jià)的一次性智能產(chǎn)品， 將能在能源、帶寬和資金資源極其緊張的情況下運(yùn)行 。
不過， 智能玻璃是否具有實(shí)用性仍有待深入研究， 主要是因?yàn)橹悄懿Ａ腥狈υ谟?jì)算機(jī)處理器上運(yùn)行、可用于多種不同任務(wù)的靈活性 。 （采訪人員馮衛(wèi)東）
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