Új korszak jöhet a gépszemek világában a macskáknak hála

Ugyan a Vissza a jövőbe! filmek légdeszkáját egyelőre csak legóból építhetjük meg, a különböző robotok, drónok és önvezető autók egyre inkább beépülnek mindennapi életünkbe. Furcsa mindemellett, hogy ezen technikák látása eléggé elmaradott. Vagy legalábbis volt eddig. Könnyen megzavarják őket olyan egyszerű dolgok, mint a fény, amely valamilyen fémről csillan vissza, vagy egy árnyék, amely elnyeli egy tárgy körvonalait. Bár a számítógépes látás algoritmusai lenyűgöző fejlődésen mentek keresztül, még mindig küzdenek olyan helyzetekben, amelyeket az emberek könnyedén felismernek. Egy koreai tudóscsoport azonban, amelyet Song Young Min professzor vezet a Gwangju Tudományos és Technológiai Intézetből (GIST), talán megtalálta a megoldást. Ráadásul egy igen meglepő helyen: a macskák szemében.

Az evolúció segítségével a macskák egyedi eszközkészletet fejlesztettek ki, hogy nappal és éjszaka is élesen lássanak. Nappal szemük függőleges rés alakú pupillái összeszűkülnek, hogy blokkolják a túlzott fényt, élesítsék a fókuszt és csökkentsék a fény által okozott vakítást. Éjszaka vagy sötét helyeken a pupillák kitágulnak, hogy több fényt engedjenek be. A tapetum lucidum nevű fényvisszaverő réteg pedig méginkább javítja a sötétben való látást. (Ettől a különös rétegtől csillog olyan jellegzetesen a macskák szeme amikor sötétben belevilágítanak.) Lássuk máris, hogyan inspirálta a macskák látása a tudósokat az új generációs robotszem megalkotására!

A macskák látása jelenti a kulcsot a robotok kifogástalan látásához

Song és csapata egy olyan robotikus látórendszert fejlesztett ki, amely utánozza a macskák szemének fentebb részletezett tulajdonságait. Ez a rendszer pedig javítja a robotok képességét ahhoz, hogy bonyolult környezetekben és változatos fényviszonyok között is észrevegyék az apró részleteket. Az új rendszer középpontjában egy fejlett lencse áll, amely a macskák rés alakú pupillájához hasonlóan kiszűri a zavaró fényeket, miközben a kulcsfontosságú tárgyakra fókuszál.

„A robotkamerák gyakran nehezen ismerik fel a tárgyakat zsúfolt vagy álcázott háttérben, különösen, ha a fényviszonyok változnak. A mi tervezésünk ezt úgy oldja meg, hogy lehetővé teszi a robotok számára, hogy elhomályosítsák a szükségtelen részleteket, és a fontos tárgyakra összpontosítsanak” – magyarázza Song. Ez a letisztult fókusz csökkenti a nagy teljesítményű számítógépes feldolgozás iránti igényt, ami energiatakarékosabbá teszi a rendszert. Ez egyre értékesebb tulajdonság a robotika világában, különösen a drónok esetében, amelyek hatótávolsága még mindig erősen korlátozott.

A csapat látórendszere a tapetum lucidum egyedi kialakítását is ihletforrásként kezelte. Egy fényvisszaverő réteget alkalmaztak a fotódetektor mögött, amely a macskák szeméhez hasonlóan visszaveri a beérkező fényt a lencsén keresztül. Ez alacsony fényviszonyok között javítja a láthatóságot, mivel a fény kétszer éri el az érzékelőt, így hatékonyan megduplázva annak érzékenységét. Az első tesztek során a rendszer túlszárnyalta a hagyományos lencséket mind gyenge, mind erős fényviszonyok között. Kiemelkedően teljesített az alakok és részletek felismerésében ott, ahol a hagyományos kamerák kudarcot vallanának.

A mentési műveletektől az ipari megfigyelésekig

Ezek a fejlesztések az önvezető autóktól a kereső- és mentődrónokig minden területen használhatók. Az összetett, változó környezetekben történő tárgyészlelésre tervezett rendszer áttörést hozhat olyan helyzetekben, ahol az emberi szem önmagában esetleg nem képes észrevenni kulcsfontosságú részleteket. „A kereső- és mentési műveletektől az ipari megfigyelésig ezek a csúcstechnológiás robotikus szemek készen állnak arra, hogy kiegészítsék, vagy akár helyettesítsék az emberi erőfeszítéseket számos kritikus helyzetben” – tette hozzá a professzor.