PanoRadar คืออะไร เทคโนโลยีใหม่นี้ช่วยสามารถพัฒนาการมองเห็นของหุ่นยนต์และรถยนต์ขับเคลื่อนอัตโนมัติได้อย่างไร? และอะไรคือสิ่งที่แตกต่างจากการใช้กล้องและ LiDAR
ปัญหาใหญ่อย่างหนึ่งของเซนเซอร์ของหุ่นยนต์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่นๆ คือการทำงานในสภาพอากาศเลวร้าย เช่น เซนเซอร์วิชันแบบที่ใช้แสง เช่น กล้องหรือ LiDAR (Light Detection And Ranging) ที่สามารเกิดความผิดพลาดได้เมื่อทำงานในสภาวะที่มีควันหรือหมอกหนา
อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตหลายชนิดได้พัฒนาวิธีการรับรู้สิ่งแวดล้อมของพวกมันโดยไม่ต้องพึ่งพาแสง เช่น ค้างคาวสามารถนำทางโดยใช้เสียงสะท้อนของคลื่นเสียง ในขณะที่ฉลามล่าเหยื่อโดยการรับรู้สนามไฟฟ้าจากการเคลื่อนไหวของเหยื่อ
PanoRadar คืออะไร?
PanoRadar เป็นระบบการถ่ายภาพแบบใหม่ที่ใช้คลื่นวิทยุความถี่สูง (Radio Frequency) เพื่อสร้างภาพสามมิติความละเอียดสูงของสภาพแวดล้อมรอบตัว เทคโนโลยีนี้มีความโดดเด่นตรงที่สามารถทำงานได้ดีแม้ว่าอยู่ในสภาวะที่มีแสงน้อย หรือในสภาวะที่มีหมอกควันหนา ซึ่งเป็นสภาวะที่ระบบการมองเห็นแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำงานได้
คลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นยาวกว่าคลื่นแสงหลายเท่า ทำให้สามารถทะลุควันและหมอกได้ดีกว่า และสามารถมองทะลุวัสดุบางชนิดได้
ขณะนี้ นักวิจัยจาก University of Pennsylvania School of Engineering and Applied Science (Penn Engineering) ได้พัฒนาระบบ PanoRadar ขึ้น โดยการเปลี่ยนคลื่นวิทยุธรรมดาให้กลายเป็นมุมมอง 3 มิติที่มีรายละเอียดสูงของสภาพแวดล้อม
นักวิจัยได้พัฒนา PanoRadar ซึ่งเป็นเครื่องมือใหม่ที่จะมอบวิสัยทัศน์เหนือมนุษย์ให้กับหุ่นยนต์ โดยการเปลี่ยนคลื่นวิทยุธรรมดาให้เป็นมุมมอง 3 มิติที่มีรายละเอียดของสภาพแวดล้อม
หลักการทำงานของ PanoRadar
PanoRadar ทำงานโดยการส่งคลื่นวิทยุออกไปและรับสัญญาณสะท้อนกลับมา คลื่นวิทยุเหล่านี้มีความสามารถในการทะลุผ่านวัตถุบางชนิดได้ เช่น หมอกควัน และสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับระยะห่างและรูปร่างของวัตถุได้อย่างแม่นยำ เมื่อนำข้อมูลที่ได้มาประมวลผล ก็จะได้ภาพสามมิติของสภาพแวดล้อมที่ละเอียดและแม่นยำ
ระบบประกอบด้วยเสาอากาศแนวตั้งหมุนได้ที่ใช้สแกนสภาพแวดล้อม ขณะหมุน เสาอากาศเหล่านี้ส่งคลื่นวิทยุและรับฟังการสะท้อนจากสภาพแวดล้อม คล้ายกับวิธีที่ลำแสงของประภาคารเผยให้เห็นเรือและลักษณะชายฝั่ง
ด้วยพลังของเอไอ PanoRadar ทำได้มากกว่าการสแกนแบบง่ายๆ โดยผสมผสานการวัดจากทุกมุมการหมุนอย่างชาญฉลาดเพื่อเพิ่มความละเอียดของภาพ แม้ว่าตัวเซนเซอร์เองจะมีราคาเพียงเศษเสี้ยวของระบบ LiDAR ที่มักจะมีราคาแพง แต่วิธีการหมุนนี้สร้างจุดวัดเสมือนจริงที่หนาแน่น ซึ่งช่วยให้ PanoRadar สามารถบรรลุความละเอียดของภาพได้เทียบเท่ากับ LiDAR “นวัตกรรมหลักอยู่ที่วิธีการประมวลผลการวัดคลื่นวิทยุเหล่านี้” Mingmin Zhao อธิบาย “อัลกอริทึมการประมวลผลสัญญาณและการเรียนรู้ของเครื่องสามารถดึงข้อมูล 3 มิติที่สมบูรณ์จากสภาพแวดล้อม”
ความท้าทายของ PanoRadar
หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ทีมของ Mingmin Zhao ที่ต้องเผชิญคือการพัฒนาอัลกอริทึมเพื่อรักษาภาพความละเอียดสูงขณะที่หุ่นยนต์เคลื่อนที่ “เพื่อให้ได้ความละเอียดเทียบเท่ากับ LiDAR จึงจำเป็นต้องรวมการวัดจากตำแหน่งต่างๆ ด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร” Haowen Lai หนึ่งในทีมงานวิจัยอธิบาย “สิ่งนี้มีความท้าทายอย่างยิ่งเมื่อหุ่นยนต์เคลื่อนที่ เนื่องจากความคลาดเคลื่อนในการเคลื่อนที่เล็กน้อยก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพของภาพ”
อีกความท้าทายหนึ่งที่ทีมต้องแก้ไขคือการสอนระบบของพวกเขาให้เข้าใจสิ่งที่เห็น “สภาพแวดล้อมในร่มมีรูปแบบและรูปทรงที่สม่ำเสมอ” Gaoxiang Luo กล่าว “เราใช้ประโยชน์จากรูปแบบเหล่านี้เพื่อช่วยระบบ AI ของเราเพื่อตีความสัญญาณเรดาร์ คล้ายกับวิธีที่มนุษย์เรียนรู้ที่จะเข้าใจสิ่งที่เห็น” ในระหว่างกระบวนการฝึกอบรม แบบจำลองการเรียนรู้ของเครื่องจะใช้ข้อมูลจาก LiDAR เพื่อตรวจสอบความเข้าใจของตนกับความเป็นจริง และสามารถปรับปรุงตนเองต่อไป
“การทดสอบภาคสนามของเราในอาคารต่างๆ แสดงให้เห็นว่าการรับรู้ด้วยคลื่นวิทยุสามารถโดดเด่นในสถานการณ์ที่เซนเซอร์แบบดั้งเดิมประสบปัญหา” Haowen Lai กล่าว “ระบบสามารถติดตามเป้าหมายได้อย่างแม่นยำแม้อยู่ในควัน และสามารถแผนที่ของพื้นที่ที่มีผนังกระจกได้” เนื่องจากคลื่นวิทยุไม่ถูกรบกวนง่ายโดยอนุภาคในอากาศ และระบบยังสามารถ “จับภาพ” สิ่งที่ LiDAR ไม่สามารถจับภาพได้ เช่น ผิวกระจก และความละเอียดสูงของ PanoRadar ยังสามารถตรวจจับผู้คนได้อย่างแม่นยำ ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่สำคัญสำหรับแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น รถยนต์อัตโนมัติ และภารกิจกู้ภัยในสภาพแวดล้อมที่อันตราย
ข้อดีของ PanoRadar
- ทำงานได้ดีในสภาวะที่ท้าทาย: PanoRadar สามารถทำงานได้ดีในสภาวะที่แสงน้อย หรือแม้กระทั่งในสภาวะที่มีหมอกควันหนา ซึ่งเป็นสภาวะที่ระบบการมองเห็นแบบดั้งเดิมไม่สามารถทำงานได้
- ภาพมีความละเอียดสูง: PanoRadar สามารถสร้างภาพสามมิติความละเอียดสูง ซึ่งช่วยให้หุ่นยนต์สามารถรับรู้สภาพแวดล้อมได้อย่างแม่นยำ
- สามารถมองทะลุวัตถุบางชนิดได้: คลื่นวิทยุมีความสามารถในการทะลุผ่านวัตถุบางชนิดได้ เช่น หมอกควัน ซึ่งช่วยให้หุ่นยนต์สามารถมองเห็นสิ่งที่ซ่อนอยู่เบื้องหลังวัตถุเหล่านั้นได้
- มีประโยชน์ในการใช้งานหลากหลาย: PanoRadar สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในงานต่างๆ ได้มากมาย เช่น การสำรวจในสภาพแวดล้อมที่อันตราย การค้นหาและช่วยเหลือผู้ประสบภัย และการควบคุมหุ่นยนต์ในโรงงานอุตสาหกรรม
อนาคตของ PanoRadar
ในอนาคต ทีมวางแผนที่จะสำรวจวิธีการที่ PanoRadar สามารถทำงานร่วมกับเทคโนโลยีการรับรู้อื่นๆ เช่น กล้องและ LiDAR เพื่อสร้างระบบการรับรู้แบบหลายโหมดที่แข็งแกร่งยิ่งขึ้นสำหรับหุ่นยนต์ ทีมยังขยายการทดสอบไปยังแพลตฟอร์มหุ่นยนต์และยานพาหนะอัตโนมัติต่างๆ เพราะเซนเซอร์แต่ละตัวมีจุดแข็งและจุดอ่อนแตกต่างกัน การรวมกันทำงานอย่างชาญฉลาดสามารถสร้างหุ่นยนต์ที่พร้อมรับมือกับความท้าทายในโลกแห่งความเป็นจริงได้ดียิ่งขึ้น
อ้างอิง sciencedaily.com thedebrief.org waves.seas.upenn.edu และ cover youtube @Penn Engineering AI
อ่านบทความและข่าวอื่นๆเพิ่มเติมได้ที่ it24hrs.com
PanoRadar คืออะไร? ช่วยให้หุ่นยนต์เห็นโลกได้กว้างขึ้นอย่างไร?
อย่าลืมกดติดตามอัพเดตข่าวสาร ทิปเทคนิคดีๆกันนะคะ Please follow us
Youtube it24hrs
Twitter it24hrs
Tiktok it24hrs
facebook it24hrs
