211service.com
Een camera die ziet als het menselijk oog
Het netvlies is een enorm krachtig hulpmiddel. Het sorteert enorme hoeveelheden gegevens en werkt op slechts een fractie van het vermogen dat een conventionele digitale camera en computer nodig hebben om dezelfde taak uit te voeren.
Dynamische visie: De kracht van de camera zit in het vastleggen van beweging, zoals de melkdruppels die je hier ziet.
Nu, ingenieurs bij een bedrijf genaamd iniLabs in Zwitserland passen lessen uit de biologie toe in een poging een efficiëntere digitale camera te bouwen die is geïnspireerd op het menselijk netvlies.
Net als de individuele neuronen in onze ogen, reageert de nieuwe camera - genaamd de Dynamic Vision Sensor (DVS) - alleen op veranderingen in een bepaalde scène. Deze aanpak elimineert grote hoeveelheden overtollige gegevens en kan nuttig zijn voor veel gebieden, waaronder bewaking, robotica en microscopie.
Jouw oog en mijn oog zijn ook digitale camera's. [Ze zijn] gewoon een ander soort digitale camera, zegt Tobi Delbruck, de Chief Scientific Officer bij iniLabs. We hadden een machinevisie die zo goed mogelijk aansluit bij de bestaande architectuur en hardware. Maar vergeleken met biologie is machinevisie bedroevend slecht.
Een gewone camera neemt alles op wat hij ziet en slaat de informatie op om later te verwerken. Dit verbruikt veel stroom en veel ruimte. Neuronen in het oog vuren echter alleen wanneer ze een verandering voelen, zoals wanneer een bepaald deel van een scène helderder of zwakker wordt. De DVS bootst die selectiviteit na en verzendt alleen informatie als reactie op een verschuiving in de scène. Dat kost minder stroom en er hoeft minder informatie te worden verwerkt.
Kunstmatig netvlies: De Dynamic Vision Sensor (DVS) reageert alleen op veranderingen in de scène en elimineert grote hoeveelheden irrelevante gegevens.
Deze functie kan vooral handig zijn voor het opnemen van scènes die niet vaak veranderen. Wanneer slaaponderzoekers bijvoorbeeld hun proefpersonen filmen, worden ze later gedwongen om urenlang rustig beeldmateriaal door te kammen. Met een sensor als de DVS worden belangrijke, actieve delen van de data automatisch uitgelicht.
De pixels in de DVS bootsen ook de manier na waarop een individueel oogneuron zichzelf kalibreert naar een bepaalde locatie: die cel en degenen die verantwoordelijk zijn voor een ander gebied zullen op enigszins verschillende manieren reageren op binnenkomende gegevens, dus het ene neuron kan erg gevoelig zijn voor invoer terwijl het andere heeft meer stimulatie nodig om te vuren. Op dezelfde manier past elke pixel van de DVS zijn eigen belichting aan. Hierdoor kan de DVS ongelijke lichtomstandigheden aan, hoewel er ook enorme pixels voor nodig zijn die 10 keer zo groot zijn als die in een moderne mobiele telefooncamera.
De DVS is gebouwd om te werken met IBM's nieuwe TrueNorth-computerarchitectuur (zie IBM Investors Show Blueprints for Brainlike Computing). TrueNorth is een programmeerbenadering die biologie nabootst: informatie wordt opgeslagen, verwerkt en gedeeld in een netwerk van neuromorfe computerchips, geïnspireerd door de neurale netwerken in de hersenen.
Waar we het over hebben - de camera's die informatie verzenden wanneer er iets verandert - is eigenlijk een heel centraal thema in hoe het brein werkt, of in ieder geval hoe neurowetenschappers denken dat het werkt, zegt Nabil Imam , een computerwetenschapper aan de Cornell University, die deel uitmaakt van het Cornell-team dat IBM heeft geholpen bij het ontwikkelen van zijn neuromorfische chips. We leggen hersenfuncties op een hoog niveau vast.
Door hun camera te combineren met TrueNorth-architectuur, geloven Delbruck en zijn team dat ze een apparaat zullen bereiken dat beter is in het omgaan met dynamische, realtime problemen.
De DVS is beschikbaar om te kopen voor ongeveer $ 2.700 en is gebruikt in verschillende onderzoeksprojecten, waaronder een die verkeer registreerde en een andere waarbij deeltjes in een vloeistof werden gevolgd. Het team is van plan het apparaat verder te verbeteren. De volgende doelen zijn het toevoegen van kleurgevoeligheid en het vergroten van het netvlies van de camera vanaf de huidige resolutie van 240x180.