Οι επιστήμονες μόλις βρήκαν έναν τρόπο για να βλέπουν οι μηχανές μέσα από σύννεφα και ομίχλη

Είτε πρόκειται για ρομπότ που εργάζονται σε μια περιοχή καταστροφών, αυτόνομα αυτοκίνητα που μετακινούνται στην πόλη ή δορυφόρους που κοιτάζουν μέσα στο διάστημα, έχουν μηχανές που μπορούν να δουν μέσα από σύννεφα, ομίχλη και ομίχλη είναι απίστευτα χρήσιμες – και οι επιστήμονες μπορεί να έχουν κάνει μόλις το καλύτερο σύστημα.

Το πρόσφατα ανεπτυγμένο σύστημα λειτουργεί μέσω ενός αλγορίθμου που μετρά την κίνηση μεμονωμένων σωματιδίων φωτός ή φωτονίων, όπως πυροδοτείται σε γρήγορους παλμούς από ένα λέιζερ και τα χρησιμοποιεί για την ανακατασκευή αντικειμένων που είναι σκοτεινά ή κρυμμένα από το ανθρώπινο μάτι.

Αυτό που κάνει την τεχνική πιο ξεχωριστή είναι ο τρόπος που μπορεί να ανακατασκευάσει το φως που ήταν διεσπαρμένος και αναπήδησε από το φράγμα στο δρόμο.

Σε πειράματα, η όραση με λέιζερ μπόρεσε να δει αντικείμενα κρυμμένα πίσω από ένα στρώμα αφρού 1 ίντσας.

(Stanford Computational Imaging Lab)

“Πολλές τεχνικές απεικόνισης κάνουν τις εικόνες να φαίνονται λίγο καλύτερες, λίγο λιγότερο θορυβώδεις, αλλά αυτό είναι πραγματικά κάτι όπου κάνουμε το αόρατο ορατό,” λέει ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Gordon Wetzstein, από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

“Αυτό ωθεί πραγματικά τα όρια αυτού που μπορεί να είναι δυνατό με οποιοδήποτε είδος συστήματος ανίχνευσης. Είναι σαν υπεράνθρωπο όραμα.”

Καθώς το φως λέιζερ περνά μέσα από το φράγμα – τον αφρό, σε αυτή τη μελέτη – μόνο μερικά φωτόνια χτυπούν το αντικείμενο πίσω, και ακόμη λιγότερα το ξανακάνουν. Ωστόσο, ο αλγόριθμος είναι αρκετά έξυπνος για να χρησιμοποιήσει αυτά τα μικρά κομμάτια πληροφοριών για να ανακατασκευάσει το κρυφό αντικείμενο.

Επισήμως, είναι γνωστό ως κομματική διάχυτη τομογραφία και ενώ δεν είναι η πρώτη μέθοδος για να κοιτάξετε μέσα από εμπόδια όπως αυτό, προσφέρει αρκετές βελτιώσεις – μπορεί να λειτουργήσει χωρίς να γνωρίζει πόσο μακριά είναι το κρυφό αντικείμενο, για παράδειγμα.

READ  Οι εκπληκτικές νέες εικόνες του ήλιου δείχνουν τη δομή του μαγνητικού πεδίου που μοιάζει με ποπ κορν

Το σύστημα είναι επίσης σε θέση να λειτουργεί χωρίς να βασίζεται σε βαλλιστικά φωτόνια, όπως κάνουν και άλλες προσεγγίσεις – πρόκειται για φωτόνια που μπορούν να ταξιδεύουν από και προς το κρυφό αντικείμενο μέσω ενός πεδίου σκέδασης, αλλά χωρίς να παραμορφώνονται.

«Ενδιαφέραμε να είμαστε σε θέση να απεικονίζουμε μέσα από διασπορά μέσων χωρίς αυτές τις υποθέσεις και να συλλέγουμε όλα τα φωτόνια που έχουν διασκορπιστεί για την ανοικοδόμηση της εικόνας», λέει ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Ντέιβιντ Λίντελ, από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ.

“Αυτό καθιστά το σύστημά μας ιδιαίτερα χρήσιμο για εφαρμογές μεγάλης κλίμακας, όπου θα υπήρχαν πολύ λίγα βαλλιστικά φωτόνια.”

Εφαρμογές μεγάλης κλίμακας, όπως η πλοήγηση ενός αυτοκινούμενου αυτοκινήτου σε δυνατή βροχή, για παράδειγμα, ή ακόμα και η λήψη εικόνων της επιφάνειας της Γης (ή άλλων πλανητών) μέσω νέφους νέφους – υπάρχουν πολλές πιθανές χρήσεις εδώ. Οι ερευνητές θέλουν να συνεχίσουν να πειραματίζονται με περισσότερα σενάρια και περισσότερα περιβάλλοντα διασποράς.

Τα τρέχοντα συστήματα δεν είναι ιδιαίτερα καλά στην αντιμετώπιση της σκέδασης του φωτός που προκαλείται από ομίχλη και ομίχλη.

Το LiDAR, για παράδειγμα, είναι εξαιρετικό στην ανίχνευση αντικειμένων που δεν μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι, αλλά αρχίζει να αντιμετωπίζει προβλήματα όταν η βροχή ή η ομίχλη παρεμβαίνει στις λεπτομερείς σαρώσεις λέιζερ. Πιο κάτω, αυτό το σύστημα θα μπορούσε να διορθώσει αυτό το πρόβλημα.

Πριν προχωρήσουμε μπροστά μας, αξίζει να σημειωθεί ότι οι σαρώσεις που χρησιμοποιούν αυτήν τη μέθοδο μπορεί να διαρκέσουν από ένα λεπτό έως μια ώρα, οπότε υπάρχει αρκετή βελτιστοποίηση για να δουλέψουμε ακόμη.

Τούτου λεχθέντος, η αναδημιουργία ενός κρυφού αντικειμένου σε τρεις διαστάσεις που δεν μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι είναι ένα εξαιρετικά εντυπωσιακό κατόρθωμα.

READ  Η προσομοίωση αποκαλύπτει πώς μπορεί να μοιάζει το σκοτεινό ζήτημα αν μπορούμε να το δούμε

“Είμαστε ενθουσιασμένοι που το προωθούμε περαιτέρω με άλλους τύπους γεωμετρίας σκέδασης” λέει ο Λίντελ.

“Έτσι, όχι μόνο αντικείμενα που κρύβονται πίσω από μια παχιά πλάκα υλικού, αλλά αντικείμενα που είναι ενσωματωμένα σε πυκνά υλικά διασποράς, τα οποία θα μοιάζουν να βλέπουν ένα αντικείμενο που περιβάλλεται από ομίχλη.”

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Επικοινωνία φύσης.

Written By
More from Zareb Ghanem

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *