【中玻網(wǎng)】

　　威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種新型的智能玻璃，它利用光學(xué)反射來(lái)識(shí)別圖像，而無(wú)需傳感器、電路、互聯(lián)網(wǎng)連接或外部電源。圖像識(shí)別所需的一切都被濃縮成一塊玻璃。該技術(shù)有一天可以用于將面部識(shí)別嵌入智能手機(jī)中。玻璃通過(guò)使入射光波失真來(lái)區(qū)分不同的圖像。

　　研究員Zongfu Yu（左），Ang Chen（中）和Efram Khoram（右）開(kāi)發(fā)了一種智能玻璃的概念，該智能玻璃無(wú)需外部電源或電路即可識(shí)別圖像。

　　該玻璃用作納米光子介質(zhì)，可以以與人工神經(jīng)計(jì)算相當(dāng)?shù)姆绞綀?zhí)行非線(xiàn)性模式映射。復(fù)雜信息被編碼在輸入光的波前。當(dāng)光波進(jìn)入玻璃杯時(shí)，玻璃杯會(huì)轉(zhuǎn)換波前以執(zhí)行諸如圖像識(shí)別之類(lèi)的計(jì)算任務(wù)。

　　計(jì)算是由一種主體材料進(jìn)行的，主體材料中有許多夾雜物，這些雜質(zhì)以氣泡和雜質(zhì)的形式出現(xiàn)在玻璃中。這些夾雜物在向前和向后的方向上散射光以區(qū)分圖像。散射以一種可以與數(shù)字人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）中的線(xiàn)性矩陣乘法相比的方式混合輸入光。夾雜物的位置和形狀可以與數(shù)字人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的重量參數(shù)進(jìn)行比較。在輸出端，光能集中在定義明確的位置，例如可以解釋為圖像中對(duì)象的身份。研究人員認(rèn)為，他們的智能眼鏡可以為機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)辟一種新的模擬方法。

　　智能玻璃執(zhí)行的計(jì)算是材料固有的，因此可以無(wú)限期地使用一塊玻璃。于宗福教授說(shuō)：“我們有可能將玻璃杯用作生物識(shí)別鎖，調(diào)整后只能識(shí)別一個(gè)人的臉?！?/p>

　　“一旦建造，它將永遠(yuǎn)持續(xù)下去。”

　　為了證明概念，研究人員制造了可以識(shí)別手寫(xiě)數(shù)字的玻璃碎片。從玻璃杯一端進(jìn)入的數(shù)字圖像發(fā)出的光；然后將其聚焦在玻璃另一側(cè)的九個(gè)斑點(diǎn)之一上。每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)不同的數(shù)字。當(dāng)手寫(xiě)的“3”更改為“8”時(shí)，智能玻璃具有足夠的動(dòng)態(tài)性，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)。研究人員說(shuō)，訓(xùn)練玻璃杯識(shí)別數(shù)字的方法與機(jī)器學(xué)習(xí)類(lèi)似，只是對(duì)模擬材料而不是數(shù)字代碼進(jìn)行了訓(xùn)練。

　　智能玻璃通過(guò)彎曲光線(xiàn)以識(shí)別不同的數(shù)字來(lái)模仿人工智能。由宗宗Yu提供。

　　于說(shuō)：“我們已經(jīng)習(xí)慣了數(shù)字計(jì)算，但這拓寬了我們的視野?！?/p>

　　“光傳播的波動(dòng)力學(xué)提供了一種執(zhí)行模擬人工神經(jīng)計(jì)算的新方法。”

　　將來(lái)，研究人員計(jì)劃確定他們的方法是否適用于復(fù)雜的任務(wù)，例如面部識(shí)別。與人類(lèi)的視覺(jué)可以一次識(shí)別大量不同的物體不同，智能玻璃可以在特定的應(yīng)用中表現(xiàn)出色-例如，一塊用于數(shù)字識(shí)別，另一塊用于識(shí)別字母，另一塊用于面部。

　　哥倫比亞大學(xué)教授兼這項(xiàng)研究的合作者M(jìn)ing Yuan說(shuō)：“這項(xiàng)技術(shù)的真正力量在于能夠立即處理更復(fù)雜的分類(lèi)任務(wù)，而不會(huì)消耗任何能量?！?/p>

　　“這些任務(wù)是創(chuàng)建人工智能的關(guān)鍵——教無(wú)人駕駛汽車(chē)識(shí)別交通信號(hào)，在消費(fèi)類(lèi)設(shè)備中實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音控制，以及眾多其他示例?！?/p>

　　盡管前期培訓(xùn)過(guò)程可能很耗時(shí)且計(jì)算量很大，但是玻璃本身易于制造且價(jià)格便宜。

　　于說(shuō)：“我們一直在思考我們?nèi)绾螢槲磥?lái)的機(jī)器提供愿景，并構(gòu)想特定于應(yīng)用程序，任務(wù)驅(qū)動(dòng)的技術(shù)?！?/p>

　　“這幾乎改變了我們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器視覺(jué)的方式?！?/p>