اختراع دوربین سه بعدی با الهام از یک عنکبوت

تینا مزدکی_نسل جدید دوربین‌های سه‌بعدی احتمالاً به زودی راه خود را به تجهیزات الکترونیکی مجهز به باتری، ربات‌ها و پهپادها باز خواهند کرد. نمونه اولیه این دوربین که در دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا ساخته شده، مکانیسم فوق‌العاده چشم عنکبوت‌های جهنده را شبیه‌سازی می‌کند؛ این جانداران پیش از انجام پرش‌های ناگهانی برای شکار، دقیقاً به همین شیوه فاصله خود تا هدف را می‌سنجند.

دوربین‌های سه‌بعدی استاندارد و امروزی برای تخمین عمق، تصاویر را از زوایای مختلف ثبت کرده و با پردازش سنگین یا با تاباندن و سنجش نور، فاصله را محاسبه می‌کنند. این فرآیندها به توان پردازشی بالا، سخت‌افزارهای گران‌قیمت و مصرف انرژی بسیار زیادی نیاز دارند. اما طبیعت راهکار بسیار ساده‌تری را در اختیار دانشمندان قرار داده است.

در حالی که چشم انسان تنها یک شبکیه دارد، چشم‌های اصلی عنکبوت جهنده دارای چندین لایه شبکیه هستند که هر کدام می‌توانند به طور هم‌زمان روی فاصله‌های متفاوتی تمرکز کنند. به این ترتیب، یک لایه شبکیه تصویر را کاملاً شفاف می‌بیند و لایه دیگر همان تصویر را کمی تار دریافت می‌کند. عنکبوت‌ها با مقایسه تفاوت میزان شفافیت این تصاویر، فاصله را تشخیص می‌دهند. از آنجا که مغز این جاندار بسیار کوچک و به اندازه یک دانه خشخاش است، فرآیند این محاسبات باید به بهینه‌ترین شکل ممکن انجام شود.

دوربین «اسپایدرکم» نیز با همین منطق کار می‌کند. این دوربین سفارشی، به طور هم‌زمان دو تصویر با تفاوت‌های ناچیز در تنظیمات فوکوس ثبت می‌کند. تیم تحقیقاتی به جای اجرای نرم‌افزارهای سنگین روی پردازنده‌های معمولی، یک الگوریتم اختصاصی را مستقیماً درون یک تراشه کامپیوتری برنامه‌نویسی‌شده تعبیه کرده‌اند که برای پردازش فوق بهینه انرژی طراحی شده است.

این تراشه نمونه اولیه می‌تواند نقشه‌های عمق را با سرعت ۳۲.۵ فریم در ثانیه پردازش کند، در حالی که تنها ۶۲۴ میلی‌وات برق مصرف می‌کند. توسعه‌دهندگان ادعا می‌کنند که اسپایدرکم نخستین دوربین سه‌بعدی جهان است که با قدرتی کمتر از یک وات کار می‌کند. الگوریتم اختصاصی این دستگاه، تفاوت شفافیت لبه‌ها و بافت‌های دو تصویر را در لحظه تفسیر کرده و داده‌ها را به محاسبات دقیق عمق تبدیل می‌کند.

محققان در گام‌های بعدی تلاش دارند اپتیک اسپایدرکم را بهبود بخشیده، زاویه دید آن را گسترش دهند و با بازطراحی تراشه، مصرف انرژی آن را باز هم کاهش دهند تا به راحتی در گجت‌های پوشیدنی، ربات‌های کوچک و سیستم‌های واقعیت افزوده (AR) که دسترسی محدودی به منبع برق دارند، قابل استفاده باشد.

منبع: newatlas

۲۲۷۳۲۳