Moc widzenia poza możliwościami ludzkiego oka

Różne kolory, które możemy zobaczyć, są oparte na różnych długościach fal światła. Ludzkie oko może wykrywać i rozróżniać długości fal w trzech pasmach (czerwonym, zielonym i niebieskim) obejmujących zakres od 450 do 650 nanometrów, ale nie widzimy światła z setek innych pasm światła, które istnieją poza tym zakresem. Istnieje technologia zwana obrazowaniem hiperspektralnym, która może dać lepszy obraz tego, co dzieje się w otaczającym nas świecie. Istnieją wyspecjalizowane kamery, które oddzielają do 300 pasm światła za pomocą pryzmatów, a następnie przetwarzają energię, którą wykrywają, na podstawie określonej długości fali. Kamery te mają ogromny zakres potencjalnych zastosowań. Można ich na przykład używać do monitorowania emisji gazów cieplarnianych, odróżniania mieszanych przezroczystych tworzyw sztucznych lub mierzenia dojrzałości owoców na linii pakowania.

Jest kilku producentów tych kamer hiperspektralnych, ale przynajmniej na razie są one dość drogie – zaczynają się od około 20,000 XNUMX USD. Oprogramowanie do aparatów, z którego korzystają, nie jest łatwe do zintegrowania z innymi systemami. Inne wyzwanie związane z tym rozszerzonym widokiem świata wiąże się z ilością danych — te kamery generują około jednego gigabita danych na sekundę!

Istnieje firma o nazwie Metaspectral, która stara się rozszerzyć potencjał obrazowania hiperspektralnego, oferując połączenie sprzętu i oprogramowania, aby uczynić to źródło danych bardziej przyjaznym dla użytkownika. Wykorzystują urządzenia brzegowe „niezależne od urządzenia” z algorytmami kompresji, które można podłączyć do dowolnej kamery hiperspektralnej i przekształcić dane wyjściowe w zarządzalny przepływ. Ich zastrzeżona platforma Fusion AI może być używana do łączenia się ze znanym oprogramowaniem użytkownika, napędzania robotyki lub zasilania systemów sztucznej inteligencji i głębokiego uczenia się.

Metaspectral niedawno zebrał 4.7 miliona dolarów w rundzie finansowania początkowego od SOMA Capital, Acequia Capital, rządu Kanady i aniołów biznesu, w tym Jude Gomila i Alan Rutledge. Firma została współzałożona przez Francisa Doumeta (CEO) i Migela Tissera (CTO). Tissera opisuje swoją ofertę w następujący sposób: „Opracowaliśmy nowatorskie algorytmy kompresji danych, które pozwalają nam lepiej i szybciej przesyłać dane hiperspektralne, zarówno z orbity na ziemię, jak iw sieciach naziemnych. Łączymy to z naszymi postępami w głębokim uczeniu się, aby przeprowadzać analizę na poziomie subpikseli, co pozwala nam uzyskać więcej informacji niż konwencjonalne widzenie komputerowe, ponieważ nasze dane zawierają więcej informacji o wymiarze widmowym”.

Rzeczywiście, obrazowanie hiperspektralne można zastosować w bardzo różnych skalach. Na przykład jednym z najbardziej rozwiniętych zastosowań systemu Metaspectral są kamery do zbliżeń na liniach sortujących mieszany materiał recyklingowy, w których może on rozróżniać przezroczyste tworzywa sztuczne na podstawie składu chemicznego, aby można je było sortować na wyjątkowo czyste strumienie wymagane do ponownego przetworzenia .

Z tego systemu korzysta obecnie największa kanadyjska firma zajmująca się recyklingiem odpadów. Istnieją inne zastosowania z bliska do zapewniania jakości na liniach montażowych lub przy sortowaniu owoców.

Z drugiej strony kamera może generować dane z satelity, gdzie każdy piksel obrazu reprezentuje kwadrat o wymiarach 30m x 30m (900 metrów kwadratowych). Kanadyjska Agencja Kosmiczna stosuje to podejście do śledzenia emisji gazów cieplarnianych, a nawet do szacowania sekwestracji węgla w glebie na terenach uprawnych lub leśnych, porównując szybkości przepływu w czasie. Technologia ma również zostać w przyszłości wdrożona na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Oceny ryzyka pożarów lasów to kolejna potencjalna aplikacja do kierowania działaniami, takimi jak nakazowe oparzenia.

Inną opcją, która byłaby szczególnie przydatna w rolnictwie, jest rozmieszczenie kamer z dronami lecącymi na odległość 50-100 metrów. W takim przypadku każdy piksel danych może reprezentować obszar 2 cm na 2 cm, a możliwość monitorowania tak wielu różnych długości fal może pozwolić na wczesne wykrywanie inwazyjnych chwastów, aktywności owadów, infekcji grzybiczych na etapach, zanim staną się one widoczne dla ludzi, wczesne oznaki obecności wody lub niedobory składników odżywczych lub parametry dojrzałości upraw, aby określić czas zbiorów. Być może możliwe byłoby śledzenie emisji gazów cieplarnianych lub amoniaku z gleb uprawnych, aby lepiej zrozumieć, w jaki sposób wpływają na nie określone praktyki rolnicze, takie jak uprawa ograniczona, uprawy okrywowe, nawożenie zmienną dawką lub „kontrolowany ruch kołowy”. W tej chwili potrzebne jest wiele badań „gruntu prawdy”, aby połączyć dane obrazowe z pomiarami danych zmiennych, ale będzie to znacznie łatwiejsze dzięki kompresji danych i możliwościom interfejsu dostępnym w Metaspectral.

Istnieje nadzieja, że ​​różnorodne zastosowania obrazowania hiperspektralnego, które umożliwia platforma Metaspectral, stworzą wystarczający popyt na kamery, aby popchnąć produkcję w dół krzywej uczenia się kosztów.