Aalto-yliopiston tutkijat ovat kehittäneet innovatiivisen tekoälyä hyödyntävän sensorin, joka kykenee tunnistamaan liikkuvia hahmoja yksittäisestä kuvasta ja ennustamaan niiden tulevat liikkeet.

Tämä teknologia voi merkitä suurta harppausta eteenpäin älyliikenteessä, itseajavien autojen ja robottien ohjauksessa.

Uusi sensori yhdistää havainnoinnin, muistin ja prosessoinnin

Nykyiset liikkeentunnistusteknologiat toimivat vertailemalla kuvaa kerrallaan, mutta Aalto-yliopiston tutkijoiden kehittämä sensori perustuu memristoreihin. Nämä pienet laitteet reagoivat valoon tuottamalla sähkövirtaa, ja niillä on eräänlainen "muisti" aiemmista valoaltistumisista. Sensori ei siis ainoastaan kameran tavoin nauhoita tietoa juuri sen hetken tilanteesta, vaan jokaiseen kuvaan sisältyy myös muistijälki aiemmista hetkistä.

Tutkija Hongwei Tan selittää: "Jokaisessa yksittäisessä kuvassa oleva tieto on upotettu seuraaviin kuviin. Niinpä videon viimeisessä kuvassa on myös tieto kaikista sitä edeltävistä kuvista. Voimme siis tunnistaa aiemman liikkeen analysoimalla ainoastaan viimeistä kuvaa."

Ketterä päätöksenteko hyödyksi älyliikenteessä ja robottien ohjauksessa

Sensorin tarkkuus ja yksinkertainen koneoppimismalli mahdollistavat tarkkojen liike-ennusteiden tekemisen yhdestä kuvasta. Tämän ansiosta uusi laite voi välttää tarpeettomia datavirtoja ja tehdä energiatehokkaita päätöksiä reaaliajassa.

Professori Sebastiaan van Dijken näkee ketterän päätöksenteon olevan erityisen hyödyllistä älyliikenteen ja itseajavien autojen kehityksessä: "Tämä teknologia voi parantaa turvallisuutta ja tehokkuutta liikenteessä, kun hahmojen, kuten autojen, polkupyörien ja jalankulkijoiden, tunnistaminen ja tulevien reittien nopea ennustaminen ovat keskeisiä haasteita."

Van Dijken näkee myös potentiaalia sensorin sovelluksissa robottien ohjauksessa: "Liikkeen tunnistaminen ja ennustaminen yhdestä pysäytyskuvasta kompaktilla sensorilla, johon sisältyy sekä muisti että tietojenkäsittely, avaa uusia mahdollisuuksia autonomisten robottien sekä ihmisen ja koneen vuorovaikutukseen."

Testaus osoittaa sensorin tarkkuuden ja potentiaalin

Tutkijat testasivat laitettaan käyttäen videoita, joissa lyhyehköt sanat ilmestyivät ruudulle yksi kirjain kerrallaan.

"Kaikki sanat päättyivät E-kirjaimeen, eli jokaisen videon viimeinen kuva oli sama. Tavalliset näkösensorit eivät onnistuneet pelkän viimeisen kuvan perusteella tunnistamaan, minkä sanan lopussa viimeinen E kulloinkin esiintyi. Uuden laitteen memristorit sen sijaan pystyivät upotetun tiedon avulla päättelemään myös E:tä edeltävät kirjaimet. Laite ennusti videolla esiintyneen sanan lähes 100 prosentin tarkkuudella", kertoo Hongwei Tan.

Toisessa testissä tutkijat näyttivät sensorille videoita simuloidusta ihmisestä, joka liikkui kolmella eri nopeudella. Laite kykeni sekä tunnistamaan hahmon liikkeen yhdestä kuvasta että määrittämään sen nopeuden ja ennustamaan tulevat kuvat.

Tulevaisuuden sovellukset ja kehitysnäkymät

Aalto-yliopiston tutkijoiden kehittämä sensori voi parantaa monia teknologian sovelluksia, kuten älyliikennettä, itseajavia autoja, robottien ohjausta ja ihmisen ja koneen vuorovaikutusta.

Tämä teknologia voi myös auttaa säästämään energiaa, koska se mahdollistaa nopean ja energiatehokkaan päätöksenteon.

Tulevaisuudessa tutkijat toivovat kehittävänsä sensoria edelleen ja löytävänsä uusia sovelluskohteita sille.