200 Kat Daha Hızlı: Işık Hızında Nesne Tanıyan Kamera

Washington Üniversitesi ve Princeton Üniversitesi’nden bilim insanları, bilgisayarlı görme alanında devrim yaratabilecek yeni nesil kompakt bir kamera geliştirdi. Optik hesaplamaya dayanan bu yenilikçi sistem, elektrik tüketimini azaltırken nesneleri ışık hızında tanımlama yeteneğine sahip. Geleneksel yöntemlerden 200 kat daha hızlı çalışarak yapay zeka destekli görme teknolojilerine yeni bir yaklaşım sunuyor.

Optik Tasarımda Yeni Bir Dönem: Meta-Mercekler

Washington Üniversitesi’nden Arka Majumdar, optik ve hesaplama süreçlerinin birbirine entegre edildiğini vurgulayarak şu ifadeleri kullandı:

"Bu, optik alanında tamamen yeni bir yaklaşım. Geleneksel optikten oldukça farklı. Optikleri, hesaplama bloğuyla birlikte uçtan uca tasarladık."

Standart cam veya plastik lensler yerine, yeni geliştirilen sistem 50 katmanlı meta-merceklerden oluşan optik bileşenler kullanıyor. Işığı yönlendiren nano yapılar, görüntü işlemeyi hızlandırırken aynı zamanda optik sinir ağı gibi çalışarak verimliliği artırıyor.

Majumdar, optik hesaplamanın avantajlarını şöyle açıklıyor:

"Kamera lensini mühendislik ürünü optik bileşenlerle değiştirdik. Böylece, görüntü işlemenin büyük bir kısmını doğrudan optik seviyede gerçekleştirebiliyoruz."

200 Kat Daha Hızlı ve Enerji Verimli Görüntü İşleme

Yeni nesil sistemin en büyük artılarından biri, elektrik yerine gelen ışığı kullanarak güç tüketimini minimum seviyeye indirmesi. Bu yöntem, bilgi işlem süreçlerinin büyük bir kısmını geleneksel bilgisayar donanımı yerine ışık hızında gerçekleştirme olanağı sunuyor.

Princeton Üniversitesi Bilgisayar Bilimleri Bölümü Öğretim Üyesi Felix Heide, geliştirdikleri teknolojinin geniş bir kullanım alanına sahip olduğunu belirterek şunları söyledi:

"Bu araştırma, otonom araçlar, kamyonlar, robotik sistemlerden tıbbi cihazlara ve akıllı telefonlara kadar çok sayıda alanda kullanılabilir. Günümüzde her iPhone’da yapay zeka ve görme teknolojisi var. Henüz erken bir aşamadayız, ancak ilerleyen yıllarda birçok sektör bu gelişmeden faydalanabilir."

Optik Hesaplamayla Gelişmiş Bilgisayarlı Görme

Heide, meta-yüzeyler kullanarak geleneksel olarak elektronik ortamda gerçekleştirilen işlemleri optik seviyeye taşıdıklarını belirtiyor:

"Arka'nın meta-yüzeyler üzerindeki çalışmalarını baz alarak, bilgi işlem süreçlerinin bir kısmını optik seviyeye taşıdık. Böylece, görüntü işlemenin önemli bir bölümünü optik olarak gerçekleştiren yeni bir bilgisayarlı görme sistemi oluşturduk."

Science Advances dergisinde yayımlanan çalışma, paralel optik hesaplamayı kamera optiklerine entegre ederek görüntü sensörüne kaydedilmeden önce sinir ağı işlemlerini tamamlayabilen bir sistem sundu.

Otonom Araçlar İçin Yeni Bir Teknoloji

Bilim insanları, geliştirdikleri sistemin özellikle kendi kendine sürüş teknolojileri açısından büyük bir potansiyele sahip olduğunu düşünüyor. Araştırma ekibi, çalışmalarında şu detaylara yer verdi:

“Büyük çekirdekler kullanarak düşük boyutlu yeniden parametrelendirme ile öğrenilmiş uzaysal değişken bir evrişimsel ağ öneriyoruz.”

Kamera lensine entegre edilen nano-fotonik dizilim, açısal bağımlı tepkiler sağlayarak 2.000 parametreli hafif bir elektronik sistemle birleşiyor. Sonuç olarak, bu optik sinir ağı, CIFAR-10 veri setinde %72.76 doğruluk oranına ulaşarak AlexNet’in %72.64’lük performansını geride bıraktı ve optik sinir ağlarını derin öğrenme çağında ileriye taşıdı.

Gelecekte bu teknolojinin nesne tespiti gibi daha karmaşık veri setlerinde test edilmesi ve otonom navigasyon sistemlerinde kullanılması planlanıyor. Bu ilerleme, bilgisayarlı görme ve yapay zeka destekli otonom sistemlerde devrim yaratabilecek bir adım olarak değerlendiriliyor.

‍

‍

‍


Kaynak: https://interestingengineering.com/innovation/new-camera-identifies-objects-200x-faster