Міні-спектрометри для всіх: ізраїльтяни зробили прорив в оптичному зондуванні
Ізраїльські дослідники представили крихітний компонент, заснований на штучному інтелекті, який може дати змогу людям проводити за допомогою своїх пристроїв різні тести - від перевірки рівня кисню в крові до визначення кількості жиру в склянці молока.
Оптичні сенсорні пристрої вже давно незамінні в медичних і дослідницьких установах, надаючи важливу інформацію про властивості різних матеріалів шляхом аналізу відбиття або проходження світла через них. Однак розмір і вартість традиційних оптичних сенсорних пристроїв обмежують їхню доступність.
Група вчених з Університету Бар-Ілан на чолі з професором Дороном Наве розробила компонент розміром лише в кілька мікрон.
"Оптичні сенсорні пристрої надають інформацію про властивості матеріалу за допомогою відбиття або проходження через нього світла і використовуються в медичних і дослідницьких цілях, але незабаром вони можуть стати частиною нашого повсякденного життя", - пояснив Наве. "Оскільки розмір нового компонента становить лише кілька мікрон, його можна буде інтегрувати в смартфони. Ми можемо вивчити спектр усього, що захочемо, і поділитися інформацією в соціальних мережах".
Цей прорив, за його словами, може дати змогу людям вимірювати властивості харчових продуктів, визначати точний колір об'єктів, оцінювати їхній хімічний склад і обмінюватися інформацією.
"Ми можемо дізнатися, що міститься в нашій склянці, який відсоток жиру в нашому молоці або чи були оливкова олія, мед або сік, які ми збираємося купити, фальсифіковані ароматичними екстрактами", - кажуть учені.
У статті в журналі Science пояснюється, що ізраїльський пристрій заснований на "глибокому геометричному зондуванні". Він замінює оптичні інструменти традиційних датчиків адаптивним датчиком, математичними операціями та алгоритмами, які можуть відтворювати властивості світла.
Одним із ключових принципів "глибокого геометричного зондування" є "адаптивний датчик", його реакцію на світло можна змінити за допомогою контрольованих змінних, як-от напруга, струм, магнітні поля, температура або механічний тиск.
Дані отримують за допомогою навчальних вимірювань, під час яких адаптивний датчик активують за різних умов, як-от різні діапазони спектра, температури, рівні напруги та тиску, унаслідок чого утворюється чотиривимірний простір даних.
Декодування інформації в спектральні дані здійснюється за допомогою алгоритму, що імітує функціонування нейронної мережі.
Наве припускає, що цю сенсорну технологію можна розширити, включивши в неї не тільки фізичні характеристики світлових променів, а й розрахунки всередині камери, оснащеної апаратним забезпеченням і алгоритмами, що нагадують мережу нейронів. Ця "нейронна камера" могла аналізувати зображення, заповнюючи відсутні деталі, подібно до того, як це робить людський мозок.