การเรียนรู้เชิงลึกและ metamaterials ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นเสียงได้

การแสดงภาพทำให้คุณสามารถพรรณนาถึงวัตถุได้โดยการวิเคราะห์สนามแสงและเสียงที่ไกลออกไป

ที่มันส่งหรือปล่อยออกมายิ่งความยาวคลื่นสั้น ความละเอียดของภาพก็จะยิ่งสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม จนถึงขณะนี้ระดับของรายละเอียดยังถูกจำกัดด้วยขนาดของความยาวคลื่นที่เป็นปัญหา นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการวิศวกรรมคลื่นของ EPFL ประสบความสำเร็จในการพิสูจน์ว่าคลื่นที่ยาวและไม่แม่นยำ (ในกรณีนี้คือคลื่นเสียง) สามารถเปิดเผยลักษณะต่างๆ ที่เล็กกว่าความยาวของคลื่นถึง 30 เท่า ในการดำเนินการนี้ ทีมวิจัยได้ใช้การผสมผสานระหว่างวัสดุเมตา—องค์ประกอบที่ออกแบบเป็นพิเศษ—และปัญญาประดิษฐ์ การวิจัยของพวกเขาเปิดโอกาสใหม่ๆ ที่น่าตื่นเต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสาขาการถ่ายภาพทางการแพทย์และวิศวกรรมชีวภาพ

แนวคิดในการบุกเบิกของทีมคือรวมเทคโนโลยีสองอย่างที่แยกจากกันซึ่งก่อนหน้านี้ได้แยกขอบเขตของการแสดงผล หนึ่งในนั้นคือเทคโนโลยีของวัสดุโลหะ: องค์ประกอบที่สร้างขึ้นเป็นพิเศษซึ่งสามารถโฟกัสความยาวคลื่นได้อย่างแม่นยำตัวอย่างเช่น อย่างไรก็ตามพวกมันสูญเสียประสิทธิภาพเนื่องจากการดูดซับสัญญาณโดยไม่ได้ตั้งใจซึ่งทำให้ยากต่อการถอดรหัส เทคโนโลยีอื่นคือปัญญาประดิษฐ์หรือโดยเฉพาะอย่างยิ่งเครือข่ายประสาทที่สามารถประมวลผลข้อมูลที่ซับซ้อนที่สุดได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพแม้ว่าจะต้องได้รับการฝึกฝนก็ตาม

เกินขีด จำกัด การเลี้ยวเบน (ต่ำสุดค่าของขนาดสปอตซึ่งสามารถหาได้โดยการโฟกัสรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า) ทีมวิจัยได้ทำการทดลองต่อไปนี้ ขั้นแรกพวกเขาสร้างอาร์เรย์ของลำโพงขนาดเล็ก 64 ตัวซึ่งแต่ละตัวสามารถเปิดใช้งานได้ตามพิกเซลในภาพ จากนั้นพวกเขาใช้ตาข่ายเพื่อสร้างภาพเสียงของตัวเลขจากศูนย์ถึงเก้าพร้อมรายละเอียดเชิงพื้นที่ที่แม่นยำ รูปภาพของตัวเลขที่ป้อนในโครงตาข่ายถูกนำมาจากฐานข้อมูลประมาณ 70,000 ตัวอย่างที่เขียนด้วยลายมือ ตรงข้ามกับตาข่ายนักวิจัยได้วางกระเป๋าที่มีตัวสะท้อนเสียงเฮล์มโฮลทซ์ 39 ใบ (ทรงกลมเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ซม. มีรูที่ปลายด้านหนึ่ง) ซึ่งเป็นวัสดุผสม เสียงที่เกิดจากตะแกรงถูกส่งผ่านวัสดุโลหะและไมโครโฟนสี่ตัวที่อยู่ห่างออกไปหลายเมตร จากนั้นอัลกอริทึมจะถอดรหัสเสียงที่บันทึกโดยไมโครโฟนเพื่อเรียนรู้วิธีจดจำและวาดภาพดิจิทัลต้นฉบับใหม่

ทีมงานประสบความสำเร็จเกือบ 90% ในการทดลอง

ในการถ่ายภาพทางการแพทย์การใช้ความยาวคลื่นยาวเพื่อสังเกตวัตถุขนาดเล็กมากอาจเป็นความก้าวหน้าครั้งใหญ่

คลื่นยาวหมายความว่าแพทย์สามารถทำได้ใช้ความถี่ที่ต่ำกว่ามากซึ่งผลที่ตามมาคือเทคนิคการสร้างภาพอะคูสติกมีประสิทธิภาพแม้จะผ่านเนื้อเยื่อกระดูกที่หนาแน่น เมื่อพูดถึงการถ่ายภาพโดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคลื่นยาวจะไม่เป็นอันตรายต่อสุขภาพของผู้ป่วย ในแอปพลิเคชันเราจะไม่ฝึกโครงข่ายประสาทเทียมเพื่อจดจำหรือสร้างตัวเลขซ้ำ แต่เป็นโครงสร้างอินทรีย์

Romain Fleury หัวหน้ากลุ่มวิจัยของ EPFL

อ่านยัง

นักล่าสมบัติพบขุมทรัพย์อายุ 3000 ปีในสกอตแลนด์

ฝนดาวตกเซอุส - 2020: สถานที่ที่จะเห็นสถานที่และวิธีการถ่ายภาพ

ดูแผนที่ 3 มิติของจักรวาล: มันถูกรวบรวมมา 20 ปีแล้วและมันก็ทำให้นักวิทยาศาสตร์ประหลาดใจอยู่แล้ว