אתה לא צריך מעצמות על מנת לראות מה מסתתר מעבר לפינה; כל מה שאתה צריך זה האלגוריתמים הנכונים, תוכנת מחשוב בסיסית ומצלמה דיגיטלית רגילה, כך מראה צוות חוקרים בעיתון שפורסם היום ב"טבע " .
המצאת דרכים יעילות למציאת חפצים מחוץ לקו הראייה של האדם היא יעד משותף עבור מדענים החוקרים כל דבר, החל ממכוניות שמניעות עצמית וכלה בציוד צבאי. בצורתו הפשוטה ביותר, ניתן לעשות זאת באמצעות פריסקופ, שהוא צינור עם מראות מרובות שמפנות מחדש את האור. מאמצים קודמים להביא מכשיר לבנים וטיט זה לעידן הדיגיטלי היה כרוך בשימוש בציוד היי-טק רגיש למדידת משך הזמן שלוקח לאור לפגוע בחיישן, מה שמאפשר לחוקרים לערוך את מיקומו היחסי של האובייקט הנסתר, גודלו וצורתו. אמנם טכניקות אלה מסיימות את העבודה, אך קשה ליישם אותה לשימוש יומיומי בגלל עלותה ומורכבותה, מציין המחבר הראשי של המחקר החדש Vivek Goyal, מהנדס חשמל מאוניברסיטת בוסטון.
מחקרים קודמים הראו כי ניתן להשתמש במצלמה דיגיטלית רגילה כדי ליצור תמונות חד-מימדיות של אובייקטים מחוץ לטווח הראייה. גויאל וצוותו החליטו להרחיב בטכניקה זו וליצור תמונות דו-ממדיות.
ייצוג של מערך המעבדה לניסוי (צ'ארלס סונדרס / טבע) הניסוי עבד כך: הצוות הצביע מצלמה דיגיטלית על קיר לבן. ואז, מעבר לפינה שישבה במקביל למצלמה, הם מיקמו מסך LCD לפנים לאותו קיר לבן. על המסך הוצגה תמונה דו-ממדית פשוטה - במקרה זה, פטריית נינטנדו, רגשון צהוב עם כובע אדום לצדדים או האותיות BU (לאוניברסיטת בוסטון) בגופן אדום גדול ונועז. הקיר הלבן תפקד כמו מראה בפריסקופ. על ידי שימוש בחשיפה ארוכה בעת צילום תמונה עם המצלמה, הצוות תפס את טשטוש האור הרך הזוהר על הקיר הלבן מהמסך.
עם זאת, יש סיבה שקיר לבן נראה לבן, אומר גויאל. בשונה ממראה - המשקפת אור בכיוון ספציפי - קיר מפזר אור בכל הזוויות השונות, מה שהופך כל תמונה משוחזרת לבלאגן לא מובן של צבעים פיקסליים לעין בלתי מזוינת. באופן מפתיע, קל יותר ליצור מחדש את התמונה הנסתרת כשיש משהו שחוסם אותה, המכונה גם אובייקט שמסתגר.
האובייקט הסוגר - למחקר זה, לוח דמוי כיסא - איפשר לצוות ליצור תמונה מחדש בעזרת מדע פנומברי, תופעה יומיומית שנוצרה כאשר האור מטיל צללים חלקיים במעין הילה סביב אובייקט אטום.
"פנומברי נמצאים בכל מקום", אומר גויאל. "[אם] אתה יושב איפשהו עם תאורת ניאון עילית, מכיוון שהתאורה שלך אינה מנקודה אחת, חפצים לא מטילים צללים חדים. אם אתה מושיט את היד שלך ... אתה רואה חבורה של צללים חלקיים במקום הצללה מוחלטת. "במהותם, הצללים החלקיים האלה כולם פנומבררה.
כך, למרות שהאובייקט הסגור חסם חלק מהתמונה, הצללים סיפקו לאלגוריתם יותר נתונים לשימוש. משם, היפוך מסלול האור פשוט דרש פיזיקה פשוטה.
זה נשמע ככל הנראה לא הגיוני ומסובך, אבל מהנדס החשמל ז'נבייב גאריפי, שלמד דימות ללא קו-ראייה תוך כדי סיום הדוקטורט בהריוט-וואט באדינבורו, תיאר זאת כמשחק היי-טק של 20 שאלות. בעיקרו של דבר, האובייקט הסגור בניסוי זה מתפקד באותה צורה ששאלה טובה הייתה במשחק.
"הבעיה ההפוכה ב- [20 שאלות היא] לנחש על מי אני [חושבת]", היא מסבירה. "אם נשחק את המשחק ואני חושב על ... בוא נגיד דונה סטריקלנד, שרק זכתה בפרס נובל לפיזיקה. אם תשאל אותי 'האם היא אישה? האם היא חיה? ' זה מאוד מסובך מכיוון ש [התיאורים האלה יכולים לחול על] כל כך הרבה אנשים. אם תשאל אותי 'האם היא זכתה בפרס נובל?' ואז נעשה הרבה יותר קל לנחש על מי אני חושב. "
המדידות הראשוניות נראות כמו כתמים שחורים מטושטשים, כך שגויאל וצוותו לא היו בטוחים שהטכניקה שלהם תייצר תמונה ברורה. "היינו בטוחים שמשהו אפשרי, [אבל יכול היה להיות] באמת, ממש נורא באיכות", אומר גויאל.
לכן, כאשר הבילוי הראשון עבר בפירוט חזק, זו הייתה "הפתעה נהדרת ונעימה", אומר גויאל. אף שהתמונה רחוקה מלהיות מושלמת, אותיות ניתנות לקריאה, הצבעים ברורים ואפילו ניתן היה לזהות את פניה של הרגשון הצהוב. הצוות הצליח להשיג את אותה רמת דיוק בעבודה עם וידיאו פשוט.
גויאל מתלהב ביותר מהאופי הנגיש של טכנולוגיה זו. "הטכניקה שלנו משתמשת בחומרה קונבנציונאלית, " הוא אומר. "אפשר לדמיין שנוכל לכתוב אפליקציה לטלפון נייד שעושה הדמיה זו. סוג המצלמה בה השתמשנו אינו שונה באופן מהותי ממצלמת טלפון סלולרי. "
גם גויאל וגם גאריפי מסכימים שאחד השימושים העתידיים ביותר בטכנולוגיה זו יהיה בכלי רכב אוטונומיים. נכון לעכשיו, מכוניות אלו מכות על ידי בני אדם בכך שהם מסוגלים לחוש מה יש סביבם מכל הצדדים, אך טווח החיישנים הללו אינו עולה על תחום הראייה האנושי הממוצע. שילוב טכנולוגיה חדשה זו עשוי להביא מכוניות לשלב הבא.
"אתה יכול לדמיין [מכונית] שיכולה לחוש שיש ילד בצד השני של מכונית חונה, או להיות מסוגל לחוש כשאתה ניגש לצומת בקניון עירוני שיש תנועה צולבת שלא באה לך קו ראייה ", אומר גויאל. "זה חזון אופטימי, אך לא בלתי סביר."
