3D打印的人工智能设备可以光速跟踪物体

在神经网络的许多创新中，计算机和软件在成功的项目中发挥了巨大的作用。然而，加州大学洛杉矶分校的一个工程师团队创造了一个物理人工神经网络，而不仅仅是一种新型的软件。与许多其他神经网络一样，3D打印设备的运作方式与人脑的运作方式类似。然而，这个特殊的设备以令人印象深刻的速度运行和编目物体——光的速度本身。

该设备与其他与识别软件结合使用的技术类似。自动取款机扫描并“读取”手写的支票，每当你用反向引擎搜索图像时，谷歌就会扫描它的数据库。然而，这些数据库中有许多依赖于硬件，以两步捕获对象的映像。首先，设备上的摄像头必须“看到”物体，其次，设备将图像处理成数据，以确定它是什么。

加州大学洛杉矶分校的这一特殊创新通过结合识别系统的两个标准元素加快了这一过程。它使用了研究人员所称的“衍射深度神经网络”，利用反射在物体上的光来识别物体，其速度比一台标准计算机记录物体的速度要快。3D打印设备没有使用先进的计算机程序。它甚至不需要电力来运行，因为它依赖于光的衍射。

Ozcan和研究小组的研究结果可以在《科学》杂志的网站上找到。Ozcan解释说:“这种光学人工神经网络装置是基于大脑处理信息的方式而设计的。”“它可以扩大规模，使新的相机设计和独特的光学元件能够被动地在医疗技术、机器人技术、安全或任何图像和视频数据至关重要的应用中发挥作用。”

该团队使用计算机模拟设计作为构建人工神经网络的框架。然后，他们使用3D打印机制造出复杂、薄、8厘米的聚合物晶圆。这些在人眼看来相当均匀的晶圆片有其不均匀的表面，这些表面从物体的不同方向发出衍射光。这些层允许亚毫米波长的光穿过它们，每一层都刻有成千上万的人造神经元的像素。

这些晶片和它们的像素创建了一个“光学网络”，帮助识别一个物体。它起作用是因为物体发出的光大部分是衍射到一个像素上并被分配到那个物体上。

“从直觉上看，这就像一个由玻璃和镜子组成的非常复杂的迷宫，”Ozcan说。“光线进入一个衍射网络，在迷宫中反弹，直到它离开。”这个系统决定了物体是什么，这是由大部分光最终离开的地方决定的。

虽然这个复杂的系统看起来很昂贵，但由于使用了3D打印技术，它远没有那么昂贵。所有的部件都可以由一台几百块的3D打印机完成。

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