Po hladnom, sunčanom danu, vozite se seoskim putem, okruženi snegom prekrivenim poljima. U trenutku, vaše oči obrađuju scenu, birajući pojedinačne objekte na koje želite da se fokusirate – znak za zaustavljanje, štalu – dok se ostatak scene zamagljuje na periferiji. Vaš mozak skladišti fokusirane i zamućene slike kao uspomenu koja se kasnije može zamisliti u vašem umu, dok sedite za svojim stolom.
Oponašajući ovu jednostavnu, trenutnu moć obrade slike ljudskog oka, istraživači elektrotehnike Penn Statea stvorili su metapovršinu: optički element sličan staklenom dijapozitivu koji koristi male nanostrukture postavljene pod različitim uglovima za kontrolu svetlosti. Predvođen odgovarajućim autorom Ksingjie Ni, vanrednim profesorom elektrotehnike i računarstva (EECS) u Penn State, tim je objavio svoj pronalazak u Nature Communications.
Sistemi veštačke inteligencije (AI) zahtevaju značajnu računarsku snagu i energiju i mogu biti spori za obradu slika i identifikaciju objekata, prema istraživačima. Nasuprot tome, metapovršina se može koristiti za prethodnu obradu i transformaciju slika pre nego što ih snimi kamera, omogućavajući računaru – i veštačkoj inteligenciji – da ih obrađuju uz minimalnu snagu i propusni opseg podataka.
Metapovršina funkcioniše tako što konvertuje sliku iz Dekartovog koordinatnog sistema, gde su pikseli slike raspoređeni u ravnim redovima i kolonama duž k i i ose, u log-polarni sistem, koji koristi distribuciju piksela nalik na metak.
„Poput rasporeda svetlosnih receptora unutar ljudskog oka, metapovršina snima slike i raspoređuje ih u log-polarni koordinatni sistem – sa gustim pikselima za centralne, fokusirane karakteristike i ređim pikselima za periferne regione“, rekao je Ni. „Ovo omogućava da važniji aspekti fotografije prođu jasno dok drugi ostaju manje u fokusu, čime se štedi propusni opseg podataka.
Metapovršina se postavlja ispred kamere tako da svetlost prvo prođe kroz nju i transformiše sliku iz kartezijanskog sistema u log-polarne koordinate pre nego što je digitalizuje kamera i prenese na računar. Pošto radi koristeći nanostrukture koje savijaju svetlost, metapovršina ne treba nikakvu snagu i radi brzinom svetlosti.
„Pošto slika objekta može da varira u veličini ili orijentaciji, poželjno je prethodno obraditi slike kako bi bile otporne na promene razmera i rotacije“, rekao je Ni. „Ova prethodna obrada pomaže aplikacijama veštačke inteligencije da ih lakše prepoznaju kao isti objekat.
Postavljanjem druge metapovršine ispred kamere, istraživači takođe mogu transformisati log-polarnu sliku nazad u originalnu sliku sa kartezijanskim koordinatama.
Pronalazak ima mnogo potencijalnih primena, rekli su istraživači, uključujući upotrebu u praćenju ciljeva i nadzoru za mapiranje kako se automobil, na primer, kreće po gradu.
„Metapovršina se može koristiti u tandemu sa AI sistemima kao predprocesor, što olakšava prepoznavanje istog automobila sa više kamera za prikaz ulice“, rekao je Ni. „Ili ako se primeni na satelit, potencijalno bi mogao da prati avione od poletanja do sletanja.“
