تبدیل هولوگرام‌های سه بعدی به واقعیت!

محققان MIT با استفاده از روشی مبتنی بر یادگیری با کارایی فوق العاده بالا، روش جدیدی برای تولید هولوگرام با وفاداری تقریباً در زمان واقعی ابداع کردند.

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری از اردبیل و به نقل از آی ای؛ در دهه گذشته، اعتیاد به مواد مخدر VR و AR در جدول زمانی ما گسترده شده است، اما هنوز جذابیت بیشتری نسبت به تلویزیون یا صفحه رایانه به عنوان رابط متداول رسانه‌های دیجیتال ندارند. علاوه بر هزینه، یک دلیل عمده برای این امر صرفاً طبیعت گمراه کننده پوشیدن وسیله‌ای است که یک محیط سه بعدی را شبیه سازی می‌کند، که باعث می‌شود بسیاری از افراد بیمار شوند. اما موج فناوری به سرعت در حال تغییر یک فناوری ۶۰ ساله برای جیغ‌های ۲۰۲۰ است: هولوگرام.

هولوگرام‌هایی را می‌توانید لمس کنید و احساس کنید

اخیراً، محققان MIT با استفاده از روشی مبتنی بر یادگیری با کارایی فوق العاده بالا، روش جدیدی برای تولید هولوگرام با وفاداری تقریباً در زمان واقعی ابداع کردند. کارایی کلید این کشف است، زیرا سیستم جدید شبکه عصبی آن اجازه می‌دهد تا هولوگرام‌ها روی لپ تاپ و احتمالاً حتی یک گوشی هوشمند جدیدتر کار کنند.

محققان برای ایجاد هولوگرام‌های قابل تولید رایانه‌ای برای مدت طولانی تلاش کرده اند، اما بیشتر مدل‌ها خواستار یک ابر رایانه برای شبیه سازی فیزیک هستند. این زمان زیادی طول می‌کشد، و معمولاً هولوگرام‌های وفاداری طاقت فرسا را تولید می‌کند؛ بنابراین کار محققان MIT بر غلبه بر این موانع متمرکز بود. لیانگ شی، نویسنده ارشد این مطالعه، که همچنین دانشجوی دکترا در بخش مهندسی برق و علوم کامپیوتر MIT (EECS) است، گفت: «مردم قبلا تصور می‌کردند که با سخت افزار موجود در سطح مصرف کننده، انجام محاسبات هولوگرافی سه بعدی در زمان واقعی غیرممکن است. اغلب گفته شده است که نمایشگر‌های هولوگرافی موجود در بازار ۱۰ سال دیگر عرضه می‌شوند، با این حال این بیانیه برای دهه‌ها وجود داشته است.»

شی فکر می‌کند که روش جدید موسوم به «هولوگرافی تنسور»، وعده آینده نزدیک هولوگرام‌ها را در نهایت به ثمر خواهد رساند. اگر رویکرد جدید محققان کارساز باشد، پیشرفت ممکن است انقلابی تکنولوژیکی در زمینه‌هایی مانند چاپ سه بعدی و VR ایجاد کند؛ و مدتهاست که می‌گذرد. در سال ۲۰۱۹، دانشمندان «هولوگرام لمسی» ایجاد کردند که انسان می‌تواند آن را ببیند و بشنود. این سیستم با نام Multimodel Acoustic Trap Display (MATD) از یک پروژکتور LED، یک دانه کف و یک آرایه بلندگو استفاده می‌کند.

بلندگو‌ها امواج را در سطح اولتراسوند منتشر می‌کنند که مهره را در هوا نگه می‌دارد و آن را به اندازه‌ای سریع حرکت می‌دهد که انگار حرکت می‌کند و نور پروژکتور را منعکس می‌کند.

مارتینز پلاسنسیا، خالق MATD و یک محقق، توضیح داد رابط کاربری سه بعدی در دانشگاه ساسکس، در پست وبلاگ دانشگاه ساسکس گفت: انسان نمی‌تواند آن را بشنود، اما حرکت مکانیکی مهره می‌تواند گرفته شده و متمرکز شود تا گوش انسان را برای صدا تحریک کند، یا پوست شما را تحریک کند تا احساس محتوا کند.

در عکاسی معمولی و مبتنی بر لنز، روشنایی هر موج نوری رمزگذاری می‌شود، و به یک عکس امکان می‌دهد تا با کیفیت بالا از رنگ‌های یک صحنه بهره‌مند شود، اما این فقط یک تصویر صاف و دو بعدی به ما می‌دهد. در مقابل، هولوگرام‌ها روشنایی و فاز هر موج نوری را رمزگذاری می‌کنند، که تصویری صادقانه‌تر از عمق و اختلاف منظر یک صحنه را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، یک هولوگرام می‌تواند به جای برجسته سازی پالت رنگ آثار هنری، «نیلوفر‌های آبی» مونه را به یک بافت سه بعدی تبدیل کند، و هر ضربه قلم موی مخمل را ضبط کند. اگرچه این به نظر چشمگیر می‌آید، ایجاد و به اشتراک گذاری هولوگرام بسیار دشوار است.

هولوگرام‌ها می‌توانند موجودات زنده را از نقش‌های خطرناک دور کنند

برای غلبه بر فرایند زمانبر ورود فیزیک پیشرفته، تیم جدیدی که اخیراً تحقیق کرده اند تصمیم گرفتند به کامپیوتر اجازه دهند خود فیزیک بیاموزد. آن‌ها هولوگرافی تولید شده توسط رایانه را با هوش مصنوعی با یادگیری عمیق سرعت بخشیدند و شبکه عصبی کانولوشن خود را طراحی کردند. شبکه‌های عصبی از زنجیره‌ای از سنسور‌های قابل آموزش برای تقلید از درک انسان از اطلاعات بصری استفاده می‌کنند، و این معمولاً یک مجموعه داده بزرگ و با کیفیت بالا را می‌طلبد و محققان بانک اطلاعاتی خود را با ۴۰۰۰ جفت تصویر تولید شده توسط رایانه ایجاد کردند - جایی که هر جفت با یک عکس مطابق با اطلاعات عمق و رنگ هر پیکسل، با یک هولوگرام مشارکت داشت.

از اشکال و رنگ‌های متنوع و پیچیده‌ای استفاده شد که پیکسل‌ها را به طور مساوی بین پیش زمینه و پس زمینه پرداخت می‌کند. انسداد با محاسبات مبتنی بر فیزیک برطرف شد. با همه اینها، الگوریتم موفقیت بزرگی را کسب کرد، دستورات هولوگرام را با سرعت بیشتری نسبت به محاسبات فیزیکی ایجاد کرد.

ماتوسیک در پست وبلاگ گفت: ما از عملکرد خوب آن شگفت زده شده ایم. تنها پس از هزار ثانیه، هولوگرافی تنسور با استفاده از اطلاعات عمق با موفقیت هولوگرام تصاویر را تولید کرد. این از تصاویر رمزگذاری شده با اطلاعات عمق، تهیه شده توسط مهندسین تصاویر متداول تولید شده توسط رایانه، ممکن است با یک دوربین چند منظوره یا حسگر LiDAR محاسبه شود (تلفن‌های هوشمند جدید این موارد را دارند). این یک پیشرفت باورنکردنی است، از جمله این موارد به این دلیل نیست که سیستم جدید هولوگرافیک سه بعدی از کمتر از ۱ مگابایت حافظه برای اجرای شبکه تانسور جمع و جور خود استفاده می‌کند. با توجه به ده‌ها صدم گیگابایت موجود در جدیدترین تلفن همراه، قابل اغماض است.

تصویرسازی هولوگرافیک

به عبارت دیگر، ما بسیار نزدیک به قرار دادن هولوگرام‌های با کیفیت بالا در دست محصولات عادی و بازاری هستیم، همان چیزی که به نظر می‌رسد انسان در زمان واقعی است. VR و چاپ سه بعدی در حال ارتقا major اساسی هستند و این می‌تواند برنامه‌های بی حد و حصر داشته باشد. در ماه فوریه، یک گروه سیرک مستقر در آلمان به نام Circus Roncalli اعلام کرد که از فناوری هولوگرافی برای جایگزینی حیوانات خود استفاده می‌کند و احتمال سو استفاده از حیوانات را از بین می‌برد. سرانجام، هولوگرام‌ها ممکن است نه تنها برای سرگرمی، بلکه برای روابط "هیچ رشته‌ای متصل" بین انسان و هولوگرام به عنوان یک جایگزین احتمالی باشد. آینده عجیب است و هولوگرام‌ها به طور فزاینده‌ای مرحله مرکزی را در آن طی می‌کنند.