Как это работает
Используя квантовую науку, ученые соединили сканирующий лазер, испускающий фотоны, с новой моделью искусственного интеллекта, обученной различать различные поверхности, распознанные с помощью лазеров. Система описана в новом исследовании, опубликованном 15 октября в журнале Applied Optics, пишет 24 Канал.
Смотрите также Швейцарская церковь установила в исповедальни цифрового Иисуса на основе искусственного интеллекта
Новая технология выпускает серию коротких световых импульсов на поверхность, чтобы "почувствовать" ее, прежде чем отраженные обратно фотоны возвращаются, неся так называемый спекл-шум – тип дефекта, который проявляется на изображении, в зависимости от того, от какой поверхности отразилось излучение. Обычно это считается вредным для изображений, но в этом случае исследователи обработали шумовые артефакты с помощью искусственного интеллекта, что позволило системе распознать топографию объекта. Понимая, как выглядит дефект от каждого из возможных материалов, можно определить, что это за материал.
Это сочетание искусственного интеллекта и квантовых технологий,
– говорит Даниэль Тафоне, докторант Технологического института Стивенса в Нью-Джерси.
Команда использовала 31 разновидность промышленной наждачной бумаги с шероховатостью от 1 до 100 микрометров толщиной. Самый толстый из них примерно равнялся ширине человеческого волоса. Затем исследователи установили лидарную (лазерную) систему, которая использовала лазерный луч, выстреливающий пикосекундными импульсами (1 триллион пикосекунд — это 1 секунда).
Импульсы света попадали на наждачную бумагу, а затем отражались обратно и анализировались через систему ИИ. Рассеянные обратно фотоны поступали из разных точек поверхности и подсчитывались с помощью детектора одного фотона.
Результаты показали среднюю погрешность около 8 микрометров, но она уменьшилась до 4 микрометров после того, как ИИ поработал с несколькими образцами. Это примерно соответствует точности профилометров, которые сейчас используются.
Интересно, что наша система лучше всего работала с наиболее мелкозернистыми поверхностями, такими как алмазная притирочная пленка и оксид алюминия,
– говорится в сообщении ученых. Эти материалы часто наносятся на наждачную бумагу для конкретного применения.
Исследователи говорят, что новый метод может быть использован для различных применений, в том числе в медицине для определения толщины родинок, которые могут быть предвестниками рака кожи. Крошечные различия в шероховатости родинок, слишком малы, чтобы увидеть человеческим глазом, но если измерить их такой квантовой системой, которая распознает поверхности на мельчайшем уровне, это поможет различать различные состояния.
Это также можно применить в робототехнике. Машины будущего могут таким образом получить способность "чувствовать" поверхности, к которым они касаются, чтобы распознавать материалы, с которыми они работают, например.