আলো-ভিত্তিক কম্পিউটিংয়ে অগ্রগতি ভবিষ্যতের স্মার্ট ক্যামেরার ক্ষমতা প্রদর্শন করে

পরবর্তী প্রজন্মের কম্পিউটিং প্রযুক্তির বিকাশকারী গবেষকরা ক্ষেত্রে কিছু আলো আনতে লক্ষ্য করেন। অপটিক্যাল কম্পিউটিং ফোটন নামক আলোক কণার উপর নির্ভর করে এবং প্রত্যাশিত ইলেকট্রনিক পদ্ধতির বিকল্প হয়ে উঠবে। এই ধরনের সিস্টেমগুলি-বা হাইব্রিড সিস্টেমের আলো-ভিত্তিক উপাদান যা ইলেকট্রনিক উপাদানগুলিকেও ধরে রাখে-দ্রুত হতে পারে, কম শক্তি খরচ করতে পারে এবং একই সাথে সমান্তরাল প্রক্রিয়াকরণের মাধ্যমে আরও দক্ষতার সাথে ভিজ্যুয়াল তথ্য গণনা করতে পারে।

যতদূর, অপটিক্যাল কম্পিউটিং অরৈখিক প্রতিক্রিয়া অর্জনের ক্ষেত্রে সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হয়, যার অর্থ হল ফলাফল সংকেতটি ইনপুটের সমানুপাতিক নয়। অরৈখিকতা কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা সহ সাধারণ কম্পিউটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলিকে সক্ষম করে।

অরৈখিক উপকরণ এবং ডিভাইসগুলিকে কাজ করার জন্য প্রচুর পরিমাণে আলোর প্রয়োজন। পূর্বে, এটির জন্য প্রয়োজন উচ্চ-শক্তির লেজার যেগুলি কেবলমাত্র ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক স্পেকট্রামের একটি সংকীর্ণ ব্যান্ডের মধ্যে কাজ করে, যা প্রক্রিয়াকরণকে ধীর করে তোলে বা অদক্ষ পদার্থ ব্যবহার করে যা প্রয়োজনীয় অপটিক্যাল দক্ষতা বা স্বচ্ছতা প্রয়োগে বাধা দেয়।

এখন, ইউসিএলএর ক্যালিফোর্নিয়া ন্যানোসিস্টেম ইনস্টিটিউট (সিএনএসআই) এর সদস্যদের একটি সাম্প্রতিক সহযোগী গবেষণা প্রচেষ্টা এই বাধাগুলি অতিক্রম করে এমন একটি ডিভাইস উন্মোচন করেছে।

অপটিক্যাল কম্পিউটেশনাল প্রক্রিয়াকরণের দিকে একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ চাক্ষুষ তথ্যCNSI গবেষকরা দেখান যে স্বচ্ছ পিক্সেলের ক্ষুদ্র অ্যারে দ্রুত, ব্রডব্যান্ড, অরৈখিক প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে পারে স্বল্প শক্তি পরিবেষ্টিত আলো। দলটি এমন একটি অ্যাপও প্রদর্শন করেছে যা তাদের ডিভাইসটিকে একটি স্মার্টফোন ক্যামেরার সাথে একত্রিত করে ছবির একদৃষ্টি কমাতে।অধ্যয়ন হল প্রকাশ বিদ্যমান প্রকৃতি যোগাযোগ.

“অপটিক্যাল অরৈখিকতা আমাদের ভিজ্যুয়াল কম্পিউটিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির প্রয়োজনের তুলনায় অনেক পিছিয়ে আছে,” বলেছেন সহ-সংশ্লিষ্ট লেখক আইডোগান ওজকান, ইউসিএলএ স্যামুয়েলি স্কুল অফ ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের ইঞ্জিনিয়ারিং উদ্ভাবনের অধ্যাপক৷ “আমাদের ভিজ্যুয়াল কম্পিউটিং চাহিদা মেটাতে আমাদের লো-পাওয়ার, ব্রডব্যান্ড, লো-লস, এবং দ্রুত ননলাইনার অপটিক্যাল সিস্টেম দরকার। এই কাজটি এই শূন্যতা পূরণ করতে সাহায্য করে।”

টেকনোলজির জন্য সম্ভাব্য অ্যাপ্লিকেশনগুলি – অধ্যয়নে প্রদর্শিত আলোকসজ্জার বাইরেও – বিভিন্ন ধরনের ভোক্তা এবং শিল্প ব্যবহার করে: স্ব-ড্রাইভিং ক্যামেরাগুলিতে উন্নত সেন্সিং যা অন্যদেরকে লুকিয়ে রাখার সময় এবং দক্ষতার সাথে এবং কার্যকরভাবে সনাক্ত করতে পারে; রোবোটিক সমাবেশ লাইনে ত্রুটি।

এই ডিভাইসটি অনেক সুবিধা দিতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ইনকামিং ইমেজগুলিকে ডিজিটাল সিগন্যালে রূপান্তর না করেই প্রক্রিয়া করা যেতে পারে, ফলাফলের গতি বাড়ানো এবং ডিজিটাল প্রক্রিয়াকরণ এবং স্টোরেজের জন্য ক্লাউডে পাঠানো ডেটার পরিমাণ হ্রাস করা। গবেষকরা তাদের প্রযুক্তিকে সস্তা ক্যামেরার সাথে বেঁধে, পূর্বে অর্জনের চেয়ে অনেক বেশি রেজোলিউশনের সাথে চিত্র তৈরি করতে ডেটা সংকুচিত করে এবং মহাকাশে বস্তুর বিন্যাস এবং আলোতে উপস্থিত ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক বর্ণালী সম্পর্কে আরও সুনির্দিষ্টভাবে দরকারী তথ্য ক্যাপচার করে।

“কয়েক সেন্টিমিটার আকারের একটি সস্তা ডিভাইস একটি সুপার-রেজোলিউশন ক্যামেরার মতো কাজ করতে সক্ষম করতে পারে,” ওজকান বলেছেন, ইউসিএলএ-এর ইলেকট্রিক্যাল অ্যান্ড কম্পিউটার ইঞ্জিনিয়ারিং এবং বায়োইঞ্জিনিয়ারিং এর অধ্যাপক এবং সিএনএসআই এর সহযোগী পরিচালক “এটি সক্ষম করবে৷ উচ্চ-রেজোলিউশন ক্যামেরা।” ইমেজিং এবং সেন্সিং এর গণতন্ত্রীকরণ।”

অধ্যয়নের অধীনে ডিভাইসটি একটি 1 সেমি বর্গক্ষেত্রের স্বচ্ছ পৃষ্ঠ। এটি একটি দ্বি-মাত্রিক অর্ধপরিবাহী উপাদান ব্যবহার করে (একটি পাতলা ফিল্ম হিসাবে উপস্থাপিত শুধুমাত্র কয়েকটি পরমাণু পুরু) সহ-সংশ্লিষ্ট লেখক জিয়াংফেং ডুয়ান, ইউসিএলএ-এর রসায়ন এবং জৈব রসায়নের অধ্যাপক দ্বারা তৈরি।

উপাদানের পুরুত্ব এটিকে স্বচ্ছ করে তোলে এবং বৈশিষ্ট্যগুলি ধরে রাখে যা ঘটনা ফোটনগুলিকে দক্ষতার সাথে পরিবাহিতা পরিবর্তন করতে সক্ষম করে। দলটি তরল স্ফটিকের একটি স্তরের সাথে একটি দ্বি-মাত্রিক অর্ধপরিবাহীকে একত্রিত করেছে এবং এটিকে ইলেক্ট্রোডের অ্যারের সাথে কাজ করেছে। ফলাফল হল 10,000 পিক্সেলের সমন্বয়ে গঠিত একটি স্মার্ট ফিল্টার, প্রতিটি ব্রডব্যান্ড পরিবেষ্টিত আলোর সংস্পর্শে আসার সময় একটি নন-লিনিয়ার পদ্ধতিতে বেছে বেছে এবং দ্রুত অন্ধকার করতে সক্ষম।

“মূলত, আমরা এমন একটি উপাদান ব্যবহার করতে চাই যা প্রচুর আলো শোষণ করে না তবে এখনও আলো প্রক্রিয়া করার জন্য যথেষ্ট সংকেত তৈরি করে,” ডুয়ান বলেছিলেন। “প্রতিটি পিক্সেল সম্পূর্ণ স্বচ্ছ থেকে আংশিক স্বচ্ছ থেকে অস্বচ্ছ হতে পারে। স্বচ্ছতাকে উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন করতে অল্প সংখ্যক ফোটন লাগে।”

“এই অনন্য সুযোগটি একটি খুব, খুব উত্তেজনাপূর্ণ সহযোগিতার জন্য তৈরি করে,” ডুয়ান বলেন। “আমাদের কমফোর্ট জোনের বাইরে চিন্তা করা উত্তেজনাপূর্ণ এটি আমাকে দেখিয়েছে যে একটি উপাদান বিকাশকারী হিসাবে আমি মৌলিক গবেষণা বা প্রুফ-অফ-ধারণার বাইরে অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্বেষণ করে উপকৃত হতে পারি৷

“আমরা এই পথে চলতে আশা করি,” তিনি যোগ করেন। “এটা তো মাত্র শুরু। অবশ্যই আরও অনেক কিছু করার আছে।”

অন্যান্য সহ-লেখক, সকলেই UCLA-এর সাথে যুক্ত, ডক্টরেট ছাত্র ডং জু, ইউহাং লি, জিংজুয়ান ঝো, ইউ চেং ঝাং, বক্সুয়ান ঝো, পেইকি ওয়াং, এবং আও ঝাং পোস্টডক্টরাল গবেষক লুও ই, হু জিংতিয়ান, লি জুরং এবং রেন হুয়াইং; বাই বিজি, যিনি 2023 সালে তার পিএইচডি গ্রহণ করবেন, নর্থরপ গ্রুম্যানের ইলেক্ট্রিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং এর অধ্যাপক এবং মেটেরিয়াল সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং বিভাগের চেয়ারম্যান;