简单智能玻璃揭示人工视觉的未来

有一天，许多现代智能手机中支持人脸识别的先进技术可以用高科技升级，这听起来-看起来-低得惊人的技术。

这扇通向未来的窗户是一块玻璃。威斯康星大学麦迪逊分校的工程师设计了一种制造“智能”玻璃板的方法，这种玻璃板可以在没有任何传感器、电路或电源的情况下识别图像。

从左到右，俞宗福、陈昂和埃夫拉姆科拉姆(Efram Khoram)开发了一种“智能”玻璃的概念，这种玻璃可以在没有任何外部电源或电路的情况下识别图像。

威斯康星大学麦迪逊分校电气与计算机工程教授俞宗福说：“我们正在使用光学系统将摄像头、传感器和深层神经网络的正常设置压缩成一片薄薄的玻璃。

于和他的同事今天在光子学研究上发表了他们的概念证明研究的细节。

将人工智能嵌入惰性物体是一个概念。乍一看，这似乎是科幻小说中的东西。然而，这是一个可以开拓低功耗电子产品新领域的改进。

通过“智能”玻璃的光线以特定的模式弯曲，这取决于场景、图像或(在本例中)面对玻璃的书写数字。如果光线符合预期的模式，玻璃会“识别”它所看到的。形象：俞宗福

如今，每当你浏览手机用脸ID解锁时，人工智能都会占用大量的计算资源(和电池寿命)。未来，一块玻璃不用任何力气就能认出你的脸。

俞敏洪说：“这与典型的机器视觉路径完全不同。

他想象玻璃碎片看起来像半透明的正方形。在嵌入的玻璃中有策略地放置气泡和杂质会弯曲光线，从而以特定的方式区分不同的图像。那就是人工智能。

为了证明他们的概念，工程师们设计了一种制造玻璃碎片的方法，用于识别手写数字。数字图像发出的光进入玻璃的一端，然后聚焦到另一侧九个特定点中的一个，每个点对应一个数字。

玻璃足够动态，可以实时检测笔迹。3改为8。

重庆实验室的研究生Erfane Khoram说：“我们可以得到如此简单的结构，而这种复杂的行为实际上是真实存在的。

设计玻璃来识别数字类似于机器学习训练过程，只是工程师“训练”的是模拟材料，而不是数字代码。具体来说，工程师们在玻璃的特定位置放置了不同大小和形状的气泡以及小块吸光材料，如石墨烯。

“我们习惯于数值计算，但这扩展了我们的观点，”于说。“光传播的波动力学提供了一种进行模拟人工神经计算的新方法”。

其中一个优点是计算完全是被动的，并且是材料固有的，这意味着一块图像识别玻璃可以使用数十万次。

俞敏洪说：“我们可能会用玻璃作为生物识别锁，它只能识别一个人的脸。“一旦建成，它将在没有电力或互联网的情况下永远存在，这意味着即使几千年后，它也能让你保持安全。”

此外，它以光速工作，因为玻璃通过扭曲光波来区分不同的图像。

尽管预训练过程可能耗时且计算量大，但玻璃本身制造简单且成本低廉。

未来，研究人员计划确定他们的方法是否适合更复杂的任务，如面部识别。

“这项技术的真正优势在于在没有任何能耗能力的情况下，瞬间处理更复杂的分类任务，”哥伦比亚大学统计学教授、研究员、合作者明元说。“这些任务是创造人工智能的关键：教会无人驾驶汽车识别交通信号，在消费设备中实现语音控制，以及许多其他例子。”

与人类视觉不同，智能玻璃在识别无数不同物体方面具有不可思议的通用性，在具体应用中也能表现出色——比如一个用来识别数字，另一个用来识别字母，还有一个用来识别字母等等。

“我们一直在思考如何为未来的机器提供愿景，并设想应用特定的、任务驱动的技术。”于说。“这几乎改变了我们为机器视觉设计的所有东西。”

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