Будущее за оптикой: как самарские учёные придумали сверхбыструю нейросеть

Ученые Самарского университета им. Королева разработали нейросеть, способную почти со скоростью света обрабатывать гиперспектральные данные, в том числе с беспилотников или космических спутников, сообщили в пресс-службе вуза.


Демонстрационный образец на основе нейросети видит «невидимое» со скоростью света

"Ученые Самарского университета им. Королева разработали и испытали скоростную нейросеть, способную в режиме реального времени анализировать поступающий видеопоток и практически мгновенно распознавать и находить в этом видеопотоке заданные объекты и изображения. Наряду с анализом картинки с обычной видеокамеры, разработка может оперативно, почти со скоростью света, анализировать также данные, получаемые с помощью гиперспектрометров - устройств, видящих реальность в многоканальном спектральном отображении и позволяющих обнаруживать объекты, невидимые для обычных средств наблюдения", - говорится в сообщении.

Как рассказал профессор кафедры технической кибернетики Самарского университета им. Королева доктор физико-математических наук Роман Скиданов, оптическая нейросеть разработана на основе аналоговой фотонной вычислительной системы. "Аналоговая фотонная вычислительная система позволяет проводить анализ и распознавание объектов почти со скоростью света, что значительно - в сотни раз -превосходит скоростные характеристики современных цифровых нейросетей на основе традиционных полупроводниковых компьютеров. Это особенно важно для оперативного анализа гиперспектральных данных, изначально представляющих собой значительные по объему массивы информации", - рассказал Скиданов.

Кроме быстродействия и широкого спектрального диапазона, аналоговые оптические вычислительные системы обладают также такими преимуществами, как полная защищенность от электромагнитных помех, малое потребление энергии и возможность параллельной обработки данных.


"Наш демонстрационный образец создан с использованием стандартных лабораторных оптико-механических компонентов, а также различных модуляторов и видеокамер. Надежность распознавания в ходе первых экспериментов на демонстрационном образце составила 93,75%. В 2024 году планируется собрать и испытать экспериментальный образец системы в достаточно компактном корпусе размером с небольшой системный блок компьютера, точность и надежность распознавания у экспериментального образца должна вырасти за счет подбора компонентов с улучшенными характеристиками. Опытный образец установки, возможно, будет готов в 2025 году", - отметил Роман Скиданов.

Как работает гиперспектрометр
Как пояснили в вузе, при гиперспектральной съемке или гиперспектральном дистанционном зондировании Земли, проводимом с БПЛА или космического спутника, каждый пиксель полученного изображения представлен в виде полного или непрерывного спектра, что позволяет выявлять спектральные свойства искомых объектов и в ходе анализа полученных данных обнаруживать объекты, которые нельзя увидеть с помощью иных средств наблюдения. Например, с помощью гиперспектрометров можно эффективно обнаруживать парниковые газы, фиксируя выбросы метана и CO2, а также вести геологоразведку труднодоступных территорий, выявляя из космоса спектральные сигнатуры различных минералов, в том числе тех, что указывают на возможное расположение месторождений нефти и природного газа. Гиперспектрометры более качественно и точно отслеживают возникновение лесных пожаров, следят за состоянием лесов и сельскохозяйственных посевов, помогают вычислять вегетационные индексы и даже выявляют из космоса стресс у растений.

Источник

Это прекрасно, если на пользу науке и человечеству! И пусть дети снова захотят стать космонавтами, пилотами и пр. а не... блогерами.

fibi768 писал(а):

Это прекрасно, если на пользу науке и человечеству! И пусть дети снова захотят стать космонавтами, пилотами и пр. а не... блогерами.

Согласен. Хорошо бы.
Но у большинства технологий есть и военное применение.
Например, по телеку говорили, что во всем известном конфликте между Израилем и ХАМАС, гиперспектрометры используются для поиска подземных тоннелей.

Цитата:

нейросеть разработана на основе аналоговой фотонной вычислительной системы

Аналоговые ЭВМ при всех своих недостатках, всегда были быстрее цифровых.
Как пример, элементарные интегрирующие или дифференцирующие цепи в электронике.
А вообще, нейросеть на аналоговой основе - это интересно.

Maximus писал(а):

разработали нейросеть, способную почти со скоростью света обрабатывать гиперспектральные данные ....... ... Например, с помощью гиперспектрометров можно эффективно обнаруживать парниковые газы, фиксируя выбросы метана и CO2, а также вести геологоразведку труднодоступных территорий, выявляя из космоса спектральные сигнатуры различных минералов, в том числе тех, что указывают на возможное расположение месторождений нефти и природного газа. Гиперспектрометры более качественно и точно отслеживают возникновение лесных пожаров, следят за состоянием лесов и сельскохозяйственных посевов, помогают вычислять вегетационные индексы и даже выявляют из космоса стресс у растений.

Всем известно, что при обнаружении газов, при геологоразведке, исследовании посевов счет идет на секунды. А если речь идет о стрессе растений, обнаруженном из космоса, то на принятие решения остаются буквально мгновения.
Очень, очень нужная технология.

IMHOTAK писал(а):

fibi768 писал(а): Это прекрасно, если на пользу науке и человечеству! И пусть дети снова захотят стать космонавтами, пилотами и пр. а не... блогерами. Согласен. Но у большинства технологий есть и военное применение. Например, по телеку говорили, что во всем известном конфликте между Израилем и ХАМАС, гиперспектрометры используются для поиска подземных тоннелей. :question:

ну да,
вот, вообще практически ни разу не смотрел бейсбол и и даже не держал в руке мячик и таких как я наверняка миллионы, но однако создаётся такое впечатление, что бита - это средство либо обороны, либо нападения, ....
но в любом случае, так или иначе служит для нанесения именно телесных повреждений разной степени тяжести!

телек телеком самому надо думать, что и как ...

fibi768 писал(а):

Это прекрасно, если на пользу науке и человечеству! И пусть дети снова захотят стать космонавтами, пилотами и пр. а не... блогерами.

К сожалению у блохеров в ЗП ноликов по более чем у (космонавтов и пилотов)

Мне кажется в этой новости самарские ученные научились молниеносно придумывать звездешь ))

VikusK писал(а):

ну да, вот, вообще практически ни разу не смотрел бейсбол и и даже не держал в руке мячик и таких как я наверняка миллионы, но однако создаётся такое впечатление, что бита - это средство либо обороны, либо нападения, .... но в любом случае, так или иначе служит для нанесения именно телесных повреждений разной степени тяжести! телек телеком самому надо думать, что и как ...

Я не уловил мысль из-за недосказанности. О чём думать?
Совершенно непонятно, к чему Вы это...

osman_if писал(а):

Всем известно, что при обнаружении газов, при геологоразведке, исследовании посевов счет идет на секунды. А если речь идет о стрессе растений, обнаруженном из космоса, то на принятие решения остаются буквально мгновения. Очень, очень нужная технология.

Не понимаю причин такого сарказма.
"Для растений и геологоразведки" это, действительно, очень полезно.
Можно, конечно, делать пятьдесят заходов беспилотником для съёмки местности, каждый раз передавая на землю гигантский объём данных, а потом всё это долго обрабатывать.
А эта технология, позволит прямо с БПЛА передавать лишь готовый результат, что даст возможность обследовать местность в режиме реального времени.
Вы считаете, что это плохо?

само выражение "самарские учёные" уже что-то

VikusK писал(а):

создаётся такое впечатление, что бита - это средство либо обороны, либо нападения, .... но в любом случае, так или иначе служит для нанесения именно телесных повреждений разной степени тяжести!

с такой точки зрения и кухонный нож может применятся для обороны и для нападения, нанесения телесных повреждений разной степени тяжести.

Все сейчас балуются с нейросеточками)))

Цитата:

В 2024 году планируется собрать и испытать экспериментальный образец системы в достаточно компактном корпусе размером с небольшой системный блок компьютера, точность и надежность распознавания у экспериментального образца должна вырасти за счет подбора компонентов с улучшенными характеристиками.

Но пока это исследование годится только для фундаментальной науки. Для прикладной не создан ещё рабочий образец. Уже после этого надо будет смотреть на результат.
Как я понял всё основано на преимуществах аналоговых сборок компьютеров.

Цитата:

Аналоговая фотонная вычислительная система позволяет проводить анализ и распознавание объектов почти со скоростью света

У таких вещей есть и недостатки - слабая надёжность и большие размеры по сравнению с цифровой. Тут очень важно можно ли это использовать на практике. По сути данное изобретение - это нейросеть на аналоговых мощностях. Это, как с троичной системой исчисления для ЭВМ, что у нас в России есть и разработка поддерживается энтузиастами. Вещь дико интересная, но нужно ли это, если под 0-1(двоичная) всё уже готово?

Так что пока в архив для фундаметалистов. Нужна практическая ценность для дальнейшего движения в этом направлении.
Для тех, кому интересно:

Maximus писал(а):

..."Аналоговая фотонная вычислительная система позволяет проводить анализ и распознавание объектов почти со скоростью света...

Кто-нибудь, расскажите ученым Самарского университета, что скорость обработки информации измеряется не в км/с, чтобы в следующий раз они звездели хоть немного правдоподобнее.

Речь идет о специфическом применении данной разработки в гиперспектрометров. С помощью изобретения не получится распознавать фотки из интернета. Все таки "полупроводниковый" искусственный интеллект более универсален.

swamp писал(а):

К сожалению у блохеров в ЗП ноликов по более чем у (космонавтов и пилотов)

Эт точно... К сожалению, реалии таковы, что чем тупее homo, явно не sapiens, тем больше ноликов в ЗП у бездельников, считающими себя sapiens. Но ноль, как его не умножай и не дели - всё равно останется 0... Во Вселенной ценны ЗНАНИЯ, а не туалетная бумага.

Молодцы, лучшие! Рад за парней!