Kuasa Melihat Melebihi Keupayaan Mata Manusia

Warna berbeza yang boleh kita lihat adalah berdasarkan panjang gelombang cahaya yang berbeza. Mata manusia boleh mengesan dan membezakan panjang gelombang dalam tiga jalur (merah, hijau dan biru) meliputi julat dari 450 hingga 650 nanometer, tetapi kita tidak dapat melihat cahaya daripada ratusan jalur cahaya lain yang wujud di luar julat itu. Terdapat teknologi yang dipanggil pengimejan hiperspektral yang boleh memberikan pandangan yang dipertingkatkan tentang apa yang berlaku di dunia di sekeliling kita. Terdapat kamera khusus yang memisahkan sehingga 300 jalur cahaya dengan prisma dan kemudian mendigitalkan tenaga yang dikesan berdasarkan panjang gelombang tertentu. Kamera ini mempunyai rangkaian besar aplikasi yang berpotensi. Sebagai contoh, ia boleh digunakan untuk memantau pelepasan gas rumah hijau, membezakan antara plastik jernih bercampur, atau mengukur kematangan buah pada garis pembungkusan.

Terdapat beberapa pengeluar kamera hiperspektral ini, tetapi sekurang-kurangnya buat masa ini, ia agak mahal - bermula sekitar $20,000. Perisian khusus kamera yang mereka gunakan tidak begitu mudah untuk disepadukan dengan sistem lain. Cabaran lain yang datang dengan pandangan dunia yang diperluas ini berkaitan dengan volum data - kamera ini menjana sekitar satu gigabit data sesaat!

Terdapat sebuah syarikat bernama Metaspectral yang sedang berusaha untuk mengembangkan potensi pengimejan hiperspektral dengan menawarkan gabungan perkakasan dan perisian untuk menjadikan sumber data ini lebih mesra pengguna. Mereka menggunakan peranti tepi "agnostik peranti" yang menjalankan algoritma mampatan yang boleh disambungkan ke mana-mana kamera hiperspektral dan menukar output datanya kepada aliran yang boleh diurus. Platform Fusion AI proprietari mereka boleh digunakan untuk antara muka dengan perisian pengguna yang biasa, memandu robotik atau menyuap sistem kecerdasan buatan dan pembelajaran mendalam.

Metaspectral baru-baru ini mengumpulkan $4.7 juta dalam pusingan awal pembiayaan daripada SOMA Capital, Acequia Capital, Kerajaan Kanada, dan pelabur malaikat termasuk Jude Gomila dan Alan Rutledge. Syarikat itu diasaskan bersama oleh Francis Doumet (CEO) dan Migel Tissera (CTO). Tissera menerangkan tawaran mereka seperti berikut: "Kami telah membangunkan algoritma pemampatan data baru yang membolehkan kami mengalih-alih data hiperspektral dengan lebih baik dan lebih pantas, sama ada dari orbit ke tanah atau dalam rangkaian daratan. Kami menggabungkannya dengan kemajuan kami dalam pembelajaran mendalam untuk melaksanakan analisis tahap subpiksel, membolehkan kami mengeluarkan lebih banyak cerapan daripada penglihatan komputer konvensional kerana data kami mengandungi lebih banyak maklumat tentang dimensi spektrum."

Sesungguhnya, pengimejan hiperspektral boleh digunakan pada skala yang sangat berbeza. Sebagai contoh, salah satu aplikasi sistem Metaspectral yang paling maju ialah dengan kamera jarak dekat pada garisan penyisihan untuk bahan kitar semula bercampur di mana ia boleh membezakan plastik jernih mengikut komposisi kimia supaya ia boleh diisih ke dalam aliran yang sangat tulen yang diperlukan untuk pemprosesan semula. .

Pengitar semula sisa terbesar Kanada kini menggunakan sistem ini. Terdapat aplikasi jarak dekat lain untuk jaminan kualiti dalam talian pemasangan atau pengasingan buah.

Pada keterlaluan yang lain, kamera boleh menjana data daripada satelit di mana setiap piksel imej mewakili 30m x 30m persegi (900 meter persegi). Agensi Angkasa Kanada menggunakan pendekatan itu untuk mengesan pelepasan gas rumah hijau dan juga untuk menganggarkan penyerapan karbon tanah di tanah ladang atau berhutan dengan membandingkan kadar fluks dari semasa ke semasa. Teknologi ini juga dijadualkan untuk penggunaan masa depan di Stesen Angkasa Antarabangsa. Penilaian risiko kebakaran hutan adalah satu lagi aplikasi yang berpotensi untuk membimbing tindakan seperti luka bakar preskriptif.

Pilihan lain yang akan digunakan khusus untuk pertanian ialah menggunakan kamera dengan dron terbang pada 50-100 meter. Dalam kes itu, setiap piksel data boleh mewakili kawasan 2cm kali 2cm dan keupayaan untuk memantau begitu banyak panjang gelombang yang berbeza boleh membolehkan pengesanan awal rumpai invasif, aktiviti serangga, jangkitan kulat secara berperingkat sebelum ia dapat dilihat oleh manusia, petunjuk awal air. atau kekurangan nutrien, atau parameter kematangan tanaman untuk membimbing masa penuaian. Adalah mungkin untuk menjejak gas rumah hijau atau pelepasan ammonia daripada tanah ladang untuk memahami dengan lebih baik bagaimana ia dipengaruhi oleh amalan pertanian tertentu seperti pembajakan yang dikurangkan, tanaman penutup, pembajaan kadar berubah atau "trafik roda terkawal." Pada masa ini apa yang diperlukan ialah banyak penyelidikan "pembenaran tanah" untuk menghubungkan data pengimejan dengan ukuran pembolehubah yang dipersoalkan, tetapi ini akan menjadi lebih mudah dengan pemampatan data dan keupayaan antara muka yang tersedia daripada Metaspectral.

Satu harapan ialah aplikasi pelbagai pengimejan hiperspektral yang difasilitasi oleh platform Metaspectral akan mewujudkan permintaan yang mencukupi untuk kamera untuk mendorong pembuatan lebih jauh ke bawah keluk pembelajaran kos.