Un team di ricercatori della Aalto University ha sviluppato un sensore bio-ispirato innovativo che può rilevare oggetti in movimento in un singolo fotogramma video e prevedere con precisione i loro movimenti futuri. Questo sensore avanzato potrebbe essere applicato in molti campi, come il rilevamento dinamico della visione, l’ispezione automatica, il controllo dei processi industriali, la guida robotica e la tecnologia di guida autonoma.
I sistemi di rilevamento del movimento tradizionali richiedono numerosi componenti e algoritmi complessi che eseguono analisi fotogramma per fotogramma, con conseguenti inefficienze e consumi energetici elevati. Per risolvere queste limitazioni, i ricercatori hanno cercato ispirazione nel sistema visivo umano e hanno creato una tecnologia di visione neuromorfica che unisce il rilevamento, la memoria e l’elaborazione in un unico dispositivo in grado di rilevare il movimento e prevedere le traiettorie.
La tecnologia dei ricercatori si basa su una serie di fotomemristori, dispositivi elettrici che generano corrente elettrica in risposta alla luce. I fotomemristori hanno una caratteristica unica: la corrente non si interrompe immediatamente quando la luce viene spenta, ma decade gradualmente. Questa caratteristica consente ai fotomemristori di “ricordare” efficacemente la loro recente esposizione alla luce, consentendo a un sensore composto da una serie di questi dispositivi di catturare non solo informazioni istantanee su una scena, ma anche una memoria dinamica dei momenti precedenti.
Il sensore bio-ispirato sviluppato dai ricercatori può incorporare una serie di immagini ottiche in un singolo fotogramma. Le informazioni di ciascuna immagine sono incorporate nelle immagini successive come informazioni nascoste. Ciò consente di rilevare il movimento in precedenza nel video analizzando solo il fotogramma finale con una semplice rete neurale artificiale. Il risultato è un’unità di rilevamento compatta ed efficiente.
Per dimostrare la loro tecnologia, i ricercatori hanno utilizzato video che mostravano le lettere di una parola una alla volta e sensori di una persona simulata che si muoveva a tre diverse velocità. Il sensore ha dimostrato di essere in grado di riconoscere il movimento analizzando un singolo fotogramma e prevedere con precisione i fotogrammi successivi.
La precisione del rilevamento del movimento e della previsione della traiettoria sono fondamentali per la tecnologia di guida autonoma e i sistemi di trasporto intelligenti. I veicoli autonomi si basano su previsioni precise di come si sposteranno automobili, biciclette, pedoni e altri oggetti per prendere decisioni informate. Incorporando un sistema di apprendimento automatico nell’array di fotomemristor, i ricercatori hanno dimostrato che il loro sistema integrato potrebbe prevedere il movimento futuro basato sull’elaborazione all’interno del sensore di un frame tutto informativo.
Il professor Sebastiaan van Dijken ha affermato che “il riconoscimento e la previsione del movimento mediante la nostra soluzione di calcolo e memoria integrata nel sensore offre nuove opportunità nella robotica autonoma e nelle interazioni uomo-macchina”. Inoltre, le informazioni in-frame che vengono ottenute utilizzando i fotomemristori evitano flussi di dati ridondanti, consentendo un processo decisionale efficiente dal punto di vista energetico in tempo reale.
In sintesi, il sensore bio-ispirato sviluppato dalla Aalto University rappresenta un’importante innovazione tecnologica nel campo della visione neuromorfica, in grado di rilevare il movimento e prevedere le traiettorie in modo efficiente ed efficace. Le sue numerose potenziali applicazioni in campi come la guida autonoma e la robotica autonoma potrebbero aprire la strada a sviluppi innovativi in questi settori.