قام علماء الحاسوب من جامعة تورنتو الكندية ببناء إعداد كاميرا متقدمة يمكنها تصور الضوء أثناء الحركة من أي منظور، مما يفتح آفاقا لمزيد من البحث في أنواع جديدة من تقنيات الاستشعار ثلاثية الأبعاد.
وقد طور الباحثون خوارزمية ذكاء اصطناعي متطورة يمكنها محاكاة شكل مشهد فائق السرعة يتضمن نبضة من الضوء تسرع عبر زجاجة صودا، أو ترتد عن مرآة من أي نقطة مراقبة.
ويقول ديفيد ليندل، الأستاذ المساعد في قسم علوم الحاسوب في كلية الآداب والعلوم بالجامعة في تصريح حصلت الجزيرة نت على نسخة منه، إن هذا الإنجاز “يتطلب القدرة على إنشاء مقاطع فيديو حيث تبدو الكاميرا وكأنها “تطير” جنبا إلى جنب مع فوتونات الضوء نفسها أثناء انتقاله”.
ويعتقد الباحثون، بحسب بيان صحفي رسمي من الجامعة أن هذا النهج الجديد يمكن أن يفتح قدرات جديدة في العديد من مجالات البحث المهمة، مثل قدرات الاستشعار المتقدمة، مثل التصوير غير الخطي، وهي طريقة تسمح للمشاهدين “بالرؤية” حول الزوايا أو خلف العوائق، ويسمح ذلك التصوير من خلال الضباب، أو الدخان أو الأنسجة البيولوجية أو المياه العكرة، وينطلق ذلك لتطبيقات جمة من عوالم التصوير المقطعي ووصولا إلى السيارات ذاتية القيادة.
تغيير المنظر
وتكمن الابتكارات الرئيسية للباحثين في خوارزمية الذكاء الاصطناعي التي طوروها لتصور مقاطع فيديو فائقة السرعة من أي وجهة نظر، وهو التحدي المعروف في مجال الرؤية الحاسوبية باسم “تركيب المنظور الجديد”.
ويشير هذا الاصطلاح إلى عملية إنشاء وجهات نظر جديدة لمشهد ثلاثي الأبعاد من الصور أو البيانات الملتقطة من زوايا كاميرا محدودة، هذه الصور الواقعية تقدم وجهات رؤية لم تكن جزءا من مجموعة البيانات الأصلية.
ويتضمن ذلك أولا فهم هندسة المشهد، حيث تحتاج الخوارزمية إلى تقدير البنية ثلاثية الأبعاد للمشهد، وثانيا استنتاج المعلومات المخفية، حيث تتنبأ الخوارزمية بمظهر الأجزاء غير المرئية من المشهد بناء على الأنماط الموجودة في البيانات.
وأخيرا يأتي عرض المنظر الجديد، حيث تُستخدم المعلومات ثلاثية الأبعاد المعاد بناؤها لمحاكاة كيفية ظهور المشهد من زاوية جديدة.
وتطبق هذه التقنيات بشكل أساسي في نطاقات الواقع الافتراضي والواقع المعزز، حيث إنشاء بيئات واقعية من خلال السماح للمستخدمين بالنظر حولهم بشكل طبيعي.
تأكيد نظرية أينشتاين
ومن خلال عملهم، لاحظ الباحثون بدقة العديد من الظواهر التي لم تكن واضحة في تقنيات تصوير الضوء السابقة، مثل الانكسار عبر الماء، أو الارتداد عن المرآة أو التشتت عن السطح.
إلى جانب ذلك، أظهر الباحثون كيفية تصور الظواهر التي تحدث فقط عند جزء كبير من سرعة الضوء، تلك الظواهر التي تنبأ بها ألبرت أينشتاين.
على سبيل المثال، لاحظوا أن الأشياء تصبح أكثر سطوعا عند التحرك نحو المراقب، وتمكنوا من ملاحظة “انكماش الطول”، حيث تبدو الأشياء سريعة الحركة أقصر في الاتجاه الذي تسافر فيه.