Modern otonom araçlar, etraflarındaki dünyayı algılama konusunda giderek daha iyi hale geliyor. Ancak, hava koşulları ideal olmadığında, özellikle de yağmur, kar veya ilk müdahale araçlarından yansıyan parlak ışıklar söz konusu olduğunda, işler karmaşıklaşabiliyor. Penn State Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, yaklaşık bir tanecik kadar küçük yeni bir sensör bileşeni geliştirerek bu sorunu çözmeyi hedefliyor. Bu yeni sensör, geleneksel bilgisayar görüşü sensörlerinden farklı olarak, insan gözünden ilham alıyor ve “yapay ek göz” görevi görüyor. Testler sonucunda, bu cihazın performansı, mevcut yöntemlere kıyasla daha iyi sonuçlar veriyor.
Penn State’deki mühendis Larry Chang, yaptığı açıklamada, “Gözün çalışma prensibini taklit ederek, farklı ışıklandırma koşullarında daha güvenilir bir şekilde çalışan fotomemristorlar oluşturabiliriz” dedi. Otonom araçların görüş sistemleri, eğitim aldıkları verilere bağlı olarak çalışır. Ancak, hava koşulları ve aydınlatma gibi faktörler, sistemlerin performansını etkileyebilir. Örneğin, uzun, güneşli günleriyle bilinen Phoenix, San Francisco ve Austin gibi şehirlerde bile, otonom hizmetlerin sınırlı kalması dikkat çekicidir.
Araştırmacılar, “karışık aydınlatma koşulları” olarak adlandırdıkları bir sorunun da bilgisayar görüş sistemlerini zorlayabileceğini belirtiyor. Bu durum, sürücülerin genellikle karşılaştığı bir senaryoyu örneklendirir: Karanlık bir yolda ilerlerken, karşımızdan gelen aracın far ışıklarının aniden gözümüzü kamaştırması ve ardından tekrar karanlığa dönmesi. İnsan sürücüler bu duruma genellikle adapte olabilirken, otonom araçlar için bu durum daha zorlayıcı olabilir. Bu senaryoda, bir otonom aracın, gelen farların etkisiyle kısa süreliğine çevresindeki diğer unsurları takip etme yeteneğini kaybedebileceği belirtiliyor.
Bu sorunu çözmek için, Penn State mühendisleri, insan gözünün nasıl çalıştığına dair temel prensiplere geri döndüler. İnsan gözünde bulunan çubuklar ve koniler, karanlıkta detayları ayırt etmeye yardımcı olurken, daha parlak ışık koşullarında pigmentler geçici olarak “beyazlar” ve yavaşça yeniden oluşur. Koniler ise bu süreçte değişmez, bu da kontrastlı detayları takip etmemizi sağlar.
Bu doğal süreci taklit etmek için, mühendisler, insan gözündeki çubuklar ve koniler arasındaki etkileşimi daha iyi kopyalayacak özel bir fotomemristor geliştirdiler. Bu sensör, esnek bir jel benzeri plastik ve titanyum oksit adı verilen pudralı bir bileşikten oluşuyor ve aralarında su akışı sağlıyor. Titanyum oksit, çevredeki ışıktan gelen ışığı yakalar ve bunu elektrik akımına dönüştürür. Bu voltaj, plastiğin iletken yüzeyinden geçer. Koşullara bağlı olarak plastik daha fazla veya daha az su emer ve şişer. Amaç, “değişen ışık koşullarına dinamik olarak adapte olabilen” sensörler oluşturmaktı.
Cihaz, küçük bir iç kareye sahip altın renginde bir kare şeklinde görünüyor ve üzerinde minik delikler bulunuyor. Bir sensör yaklaşık yarım milimetre çapında olup, çoğu kredi kartından daha ince. Bu tür bir sensörün gerçek bir bilgisayar görüşü sisteminde çalışabilmesi için, birden fazla parçanın bir araya getirilerek diziler oluşturulması gerekiyor.
Testler için, mühendisler birkaç sensörü 4×4’lük bir dizi halinde birleştirdiler. Bu dizi daha sonra, bir sinir ağıyla eşleştirildi ve bu da otonom araçlardaki “beyin” görevi görüyordu. Bir araya getirildikten sonra, sistem, optometristlerde yapılan standart göz muayenelerine benzer varyasyonlarla test edildi. Bir LED harf “F”, arka planla birlikte kullanıldı ve ışıklandırma seviyesi kontrol altında tutuldu. Sistem, arka planın aşırı parlaklıktan aşırı karanlığa geçiş yaptığı durumlarda, “F” harfini tanımaya çalıştı.
İlk eğitim turlarının ardından, sistemin %95 doğrulukla harfi tanımladığı bulundu. Bu sonuç, geleneksel sistemlere kıyasla daha iyi bir performans olduğunu gösterdi. İnsanlar kadar iyi olmasa da, adaptasyon süresi açısından avantaj sağladı. İnsan gözünün büyük ışık değişimlerine adapte olması 20-30 dakika sürerken, bu sistemin saniyeler içinde uyum sağlayabildiği belirtildi.
Bu yapay gözler, otonom araçlarda kullanılmak üzere geliştirilmiş olsa da, gelecekte görme yeteneği kısıtlı kişilere yardımcı olmak veya robotların depolama tesislerinde daha iyi gezinmelerini sağlamak için de kullanılabilecek potansiyele sahip. Bu gelişmeler, bilim kurgu oyunlarından esinlenmiş bir geleceğin habercisi olabilir.
Kaynak: Popsci
