Сетчатка человеческого глаза является чрезвычайно мощным и эффективным инструментом. Ее нервные клетки самостоятельно «разбираются» с огромными объемами информации, вычленяя только необходимую информацию, используя при этом лишь крошечную долю энергии, которая требуется для выполнения такой же работы современной цифровой камере вместе с компьютером. Инженеры из швейцарской компании iniLabs, используя уроки, данные им биологией, создали новую цифровую камеру, работа которой построена на принципах работы сетчатки человеческого глаза.
Подобно отдельным нейронам тканей человеческого глаза, ячейки датчика Dynamic Vision Sensor (DVS) регистрируют только изменения в картине, которую они наблюдают. Такой подход позволяет избавиться от большого количества избыточных статических данных, концентрируясь только на происходящих изменениях. Такие возможности могут быть очень полезны для использования таких камер в самых различных областях, включая робототехнику, микроскопию и видеонаблюдение.
Обычные камеры регистрируют все без исключения, что находится в их поле зрения, сохраняя информацию, которая будет обработана позже и из которой не так и просто вычленить интересующие моменты и отдельные объекты. Нейроны глаза, в отличие от этого, вырабатывают сигналы только тогда, когда они чувствуют изменения, т.е. тогда, когда какие-то части сцены становятся ярче или темнее. Работа камеры DVS подражает такому принципу, передавая регистрирующей системе только информацию об изменениях. Для такой обработки требуется меньшее количество энергии, меньшие количества передаваемой информации и меньшие вычислительные мощности, требующиеся для обработки визуальной информации.
Такая особенность DVS-камеры особенно полезна при съемке статичных, медленно изменяющихся сцен. К примеру, после проведения съемки различных физических процессов исследователи вынуждены «прочесывать» часы записи, перелопачивая огромные объемы информации для того, чтобы вычленить только интересующие их явления. Съемка DVS-камерой позволит выдвинуть на первый план только самые важные, активные части снимаемых процессов.
К сожалению, для того, чтобы подражать деятельности нейронов сетчатки глаза, DVS-камере требуется датчик, имеющий большое количество пикселей. В существующих камерах, цена которых равна от 2.7 до 5 тысяч долларов и разрешающая способность которых составляет всего 240х180 пикселов, используется матрица, общее количество пикселов на которой превышает в 10 раз количество пикселов камер смартфонов среднего класса.
Архитектура информационной системы DVS-камеры построена таким образом, что она полностью совместима с архитектурой вычислительных систем TrueNorth, которая сейчас разрабатывается компанией IBM. TrueNorth — это идеология построения программной части системы, которая подражает биологическим методам хранения, обработки и обмена информацией, что реализуется с помощью построения сетей из специальных нейроморфных чипов, подражающих группам нейронов головного мозга.
Комбинируя архитектуру TrueNorth с возможностями камер DVS, исследователи планирую создать интеллектуальные устройства, которые способны воспринимать и реагировать соответствующим образом на быстрые изменения в динамичной окружающей среде в режиме реального времени.
