A sofisticada tecnologia que possibilita o reconhecimento facial em muitos smartphones modernos algum dia poderá receber uma atualização de alta tecnologia que soa - e parece - surpreendentemente de baixa tecnologia.

Esta janela para o futuro nada mais é do que um pedaço de vidro. Os engenheiros da Universidade de Wisconsin-Madison desenvolveram um método para criar peças de vidro "inteligentes" que podem reconhecer imagens sem a necessidade de sensores, circuitos ou fontes de energia.

"Estamos usando ótica para condensar a configuração normal das câmeras, sensores e redes neurais profundas em um único pedaço de vidro fino, "diz o professor de engenharia elétrica e de computação da UW-Madison, Zongfu Yu.

Yu e seus colegas publicaram detalhes de sua pesquisa de prova de conceito hoje no jornal Pesquisa Fotônica .

Incorporar inteligência artificial em objetos inertes é um conceito que, à primeira vista, parece algo saído da ficção científica. Contudo, é um avanço que pode abrir novas fronteiras para a eletrônica de baixa potência.

Agora, a inteligência artificial engole recursos computacionais substanciais (e vida útil da bateria) toda vez que você olha para o telefone para desbloqueá-lo com ID facial. No futuro, um pedaço de vidro poderia reconhecer seu rosto sem usar nenhum poder.

"Isso é completamente diferente da rota típica para a visão de máquina, "disse Yu.

Ele visualiza pedaços de vidro que parecem quadrados translúcidos. Pequenas bolhas estrategicamente colocadas e impurezas embutidas no vidro dobrariam a luz de maneiras específicas para diferenciar entre diferentes imagens. Essa é a inteligência artificial em ação.

Para sua prova de conceito, os engenheiros desenvolveram um método para fazer peças de vidro que identificassem números escritos à mão. A luz que emana de uma imagem de um número entra em uma extremidade do vidro, e então se concentra em um dos nove pontos específicos do outro lado, cada um correspondendo a dígitos individuais.

O vidro era dinâmico o suficiente para detectar, em tempo real, quando um 3 manuscrito foi alterado para se tornar um 8.

"O fato de termos conseguido esse comportamento complexo com uma estrutura tão simples foi realmente incrível, "diz Erfan Khoram, um estudante de pós-graduação no laboratório de Yu.

Projetar o vidro para reconhecer números foi semelhante a um processo de treinamento de aprendizado de máquina, exceto que os engenheiros "treinaram" um material analógico em vez de códigos digitais. Especificamente, os engenheiros colocaram bolhas de ar de diferentes tamanhos e formas, bem como pequenos pedaços de materiais que absorvem luz, como o grafeno, em locais específicos dentro do vidro.

"Estamos acostumados com a computação digital, mas isso ampliou nossa visão, "diz Yu." A dinâmica da onda de propagação da luz fornece uma nova maneira de realizar computação neural artificial analógica "

Uma dessas vantagens é que o cálculo é completamente passivo e intrínseco ao material, o que significa que um pedaço de vidro de reconhecimento de imagem pode ser usado centenas de milhares de vezes.

"Podemos usar o vidro como uma fechadura biométrica, sintonizado para reconhecer apenas o rosto de uma pessoa ", disse Yu." Depois de construído, duraria para sempre sem precisar de energia ou internet, o que significa que pode manter algo seguro para você mesmo depois de milhares de anos. "

Adicionalmente, funciona literalmente na velocidade da luz, porque o vidro distingue entre diferentes imagens distorcendo as ondas de luz.

Embora o processo de treinamento inicial possa ser demorado e exigente em termos computacionais, o vidro em si é fácil e barato de fabricar.

No futuro, os pesquisadores planejam determinar se sua abordagem funciona para tarefas mais complexas, como o reconhecimento facial.

"O verdadeiro poder desta tecnologia reside na sua capacidade de lidar com tarefas de classificação muito mais complexas instantaneamente, sem qualquer consumo de energia, "diz Ming Yuan, colaborador da pesquisa e professor de estatística na Columbia University. "Essas tarefas são a chave para criar inteligência artificial:ensinar carros sem motorista a reconhecer um sinal de trânsito, para habilitar o controle de voz em dispositivos de consumo, entre vários outros exemplos. "

Ao contrário da visão humana, que é assustadoramente geral em suas capacidades de discernir um número incontável de objetos diferentes, o vidro inteligente pode se destacar em aplicações específicas, por exemplo, uma peça para reconhecimento de número, uma peça diferente para identificar letras, outro para rostos, e assim por diante.

"Estamos sempre pensando em como forneceremos visão para as máquinas no futuro, e imaginar um aplicativo específico, tecnologias orientadas para a missão ", diz Yu." Isso muda quase tudo sobre como projetamos a visão de máquina. "