智慧玻璃僅用光就能識別數字

智慧玻璃經過類似于機器學習的訓練，“學會”將光線彎曲到正確的位置。
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科技日報紐約7月8日電 （記者 馮衛東）據最新一期《光子學研究》雜誌報道，美國研究人員創造性地設計出一種“聰明”的玻璃，其僅利用光就能識別和區分圖像，而且無需電力、感測器即可運作。

威斯康星大學麥迪遜分校電氣和電腦工程系余宗福教授領導的團隊，使用光學系統將相機、感測器和深度神經網路的正常設置壓縮成一塊薄玻璃。在概念驗證研究中，這種智慧玻璃可區分出手寫的單位數字，其動態性還足以實時檢測到手寫的3被改寫為8。

智慧玻璃的工作原理是，將不同大小和形狀的氣泡，以及石墨烯等小塊吸光材料嵌入玻璃的特定位置。當手寫數字反射的光波穿過玻璃時，它們以特定的方式被氣泡和雜質彎曲，該彎曲過程將光聚焦到玻璃另一側的10個特定點之一，具體取決於所呈現的數量。10個點分別對應數字0到9。余宗福將之描述為一把鑰匙開一把鎖。即使用不同的樣式書寫，玻璃也可以聚焦光以檢測正確的數字。

設計玻璃以識別數字，類似于機器學習的訓練過程，只不過訓練的對像是模擬材料而不是數字代碼。如果光沒有通過玻璃聚焦在正確的點，研究團隊會稍微調整雜質的大小和位置。經過數千次迭代，玻璃“學會”將光線彎曲到正確的位置。余宗福説，這些雜質基本上就像“人工神經元”。

余宗福指出，光傳播的波動力學為模擬人工神經計算提供了新的方法。其優點是，計算是完全被動的，且為材料所固有，這意味著可識別圖像的智慧玻璃可使用數十萬次。

目前，人們使用面部識別解鎖手機時，人工智慧都會佔用大量的計算資源並消耗電力。未來，智慧玻璃有可能被用作一種“生物識別鎖”，一塊玻璃只識別一個人的臉，從而大大提高手機的安全性。這種小巧、廉價的一次性智慧産品，將能在能源、頻寬和資金資源極其緊張的情況下運作。

不過，智慧玻璃是否具有實用性仍有待深入研究，主要是因為智慧玻璃尚缺乏在電腦處理器上運作、可用於多種不同任務的靈活性。

總編輯圈點

能識別數字的智慧玻璃！真是個聞所未聞、大開腦洞的設計。我們以前沒想到，玻璃這麼簡單的東西也可以被“培訓”。想想也對：處理一些簡單的任務，的確沒必要引入像腦組織一樣複雜的結構。除了能辨認形象的玻璃，還有能自動變形的液態金屬……從近年的新發明也能看出，材料工程還有許多有趣的領域等待開掘。