Technologie | Neuronová síť | Kamera

Ve Vídni vyrobili fotočip, který dokáže rozpoznat písmeno „n“ rychlostí 20 milionů snímků za sekundu

Když si budete chtít vyzkoušet některou z neuronových sítí pro rozpoznávání obrazu, postup bude zpravidla takový, že k počítači připojíte nějaký zdroj dat a spustíte analytický program. Vstupem může být třeba webkamera, kterou namíříte na předmět, který chcete rozpoznat.

Podle výkonu vašeho počítače a architektury samotné neuronové sítě pak zpravidla získáte rychlost v rozmezí 10-100 fps. To znamená, že neuronová síť dokáže analyzovat jeden snímek obrazu i za 10 milisekund.

Některé experimentální detekční obrazové systémy tento čas dokážou zkrátit až na 1 ms a dosahují tak úctyhodné rychlosti 1 000 fps. To se už hodí i v průmyslu s vyžitím vysokofrekvenčních kamer, kdy má stroj zkoumat třeba rychle se otáčející hřídel.

20 milionů snímků za sekundu

No dobrá, co kdybychom ale analýzu obrazu pomocí neuronové sítě zrychlili ještě o několik řádů. Je to vůbec možné? Je a vůbec k tomu nepotřebujete superpočítač. Lukas Mennel z vídeňské technické univerzity sestrojil detektor s prvky A.I., který dokáže analyzovat obraz jen těžkou uvěřitelnou rychlostí 20 000 000 snímků za sekundu! Mennel se se svojí prací pochlubil v časopisu Nature.

ee8c4d5c-473e-4354-8254-73c4b30e34ef
Experimentální fotočip, jehož fotodiody/pixely jsou zároveň neurony obrazového detektoru

Neméně zajímavým detailem je také to, že k tomu jeho detektor nepotřebuje ani žádný vnější zdroj elektřiny – napájí jej přímo dopadající světlo podobně jako u fotovoltaických panelů. Jak je to možné? Lukas integroval neuronovou síť přímo do snímacího fotočipu. Stručně řečeno, samotné fotodiody – pixely – představují syntetické neurony a jejich synapse.

Neurony z dislufidu wolframu

Odpadá tedy jakékoliv zpomalení způsobené sejmutím obrazu a jeho digitální dopravou do procesoru. Vše se děje přímo na vstupním křemíku. A to doslova, i samotná neuronová síť je totiž dílem spíše hardware, než softwarový algoritmus.

5a790a84-acd4-4c62-8dba-478daaa33976
Fotodiody čipu zaznamenávají nejen světlo, ale zároveň plní roli neuronů

Každá z fotodiod obsahuje vrstvičku dislufidu wolframu, která dodává paměťový efekt. To znamená, že fotobuňka může různě zareagovat podle toho, jaké světlo na ni dopadá. A síla odpovědi už pochopitelně souvisí s tím, jak je naučený její syntetický neuron.

e24194b9-b650-42f1-a2fa-eb7e845895bf
Exotický čip zatím rozpoznává písmenka, která na jeho povrch vyzáří laser

Pokud tedy vědci nejprve speciální čip naučí, jak vypadá třeba písmeno „n,“ tedy které fotodiody matice v tomto případě zaznamenají vyšší jas než ostatní, mohou informaci přenést do oné paměťové vrstvy a kompletní fotočip pak bude rozpoznávat písmeno „n“ doposud nejrychlejším způsobem, který nemá obdoby.

Zatím jen bláznivý experiment

Experimentální a inteligentní fotočip zatím rozpoznává jen několik základních znaků, které na čip nasvítí laserový paprsek a sám o sobě by v praxi asi nebyl příliš použitelný, nastiňuje ale směr, jakým možná půjde část počítačového zpracovávání obrazu v budoucnosti. Inteligentní budou už jeho oči, nikoliv až jakýsi procesor/NPU jednotka daleko za ním.

Diskuze (14) Další článek: Renault postavil auto, které dokáže měnit svou délku. Jmenuje se Morphoz

Témata článku: , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,