הכוח של ראייה מעבר ליכולות העין האנושית

הצבעים השונים שאנו יכולים לראות מבוססים על אורכי גל שונים של אור. העין האנושית יכולה לזהות ולהבדיל בין אורכי גל בשלוש פסים (אדום, ירוק וכחול) המכסים את הטווח שבין 450 ל-650 ננומטר, אך איננו יכולים לראות אור ממאות פסי אור אחרים הקיימים מחוץ לטווח זה. יש טכנולוגיה שנקראת הדמיה היפרספקטרלית שיכולה לתת מבט משופר על המתרחש בעולם סביבנו. ישנן מצלמות מיוחדות המפרידות עד 300 פסי אור באמצעות מנסרות ולאחר מכן מפרסמות את האנרגיה שהן מזהות על בסיס ספציפי לאורך גל. למצלמות הללו יש מגוון עצום של יישומים פוטנציאליים. למשל, הם יכולים לשמש לניטור פליטת גזי חממה, להבדיל בין פלסטיק שקוף מעורב, או למדוד את הבשלות של פירות בקו אריזה.

ישנם מספר יצרנים של מצלמות ההיפר-ספקטרליות הללו, אך לפחות לעת עתה, הן די יקרות - החל בסביבות 20,000 דולר. התוכנה הספציפית למצלמה שהם משתמשים בהם לא כל כך קלה לשילוב עם מערכות אחרות. האתגר הנוסף שמגיע עם ראייה מורחבת זו של העולם קשור לנפח הנתונים - המצלמות הללו מייצרות בסביבות גיגה-ביט אחד של נתונים בשנייה!

יש חברה בשם Metaspectral שמבקשת להרחיב את הפוטנציאל של הדמיה היפרספקטרלית על ידי הצעת שילוב של חומרה ותוכנה כדי להפוך את מקור הנתונים הזה ליותר ידידותי למשתמש. הם משתמשים במכשירי קצה "אגנוסטיים של מכשיר" המריצים אלגוריתמי דחיסה שניתן לחבר לכל מצלמה היפרספקטרלית ולהפוך את פלט הנתונים שלה לזרימה ניתנת לניהול. ניתן להשתמש בפלטפורמת ה-Fusion AI הקניינית שלהם כדי להתממשק עם תוכנות משתמש מוכרות, להניע רובוטיקה או להאכיל מערכות בינה מלאכותית ולמידה עמוקה.

Metaspectral גייסה לאחרונה 4.7 מיליון דולר בסבב גיוס סיד מ-SOMA Capital, Acequia Capital, ממשלת קנדה ומשקיעים מלאכים כולל ג'וד גמילה ואלן ראטלדג'. החברה נוסדה על ידי פרנסיס דומט (מנכ"ל) ומיגל טיסרה (CTO). Tissera מתאר את ההצעה שלהם כך: "פיתחנו אלגוריתמים חדשניים של דחיסת נתונים המאפשרים לנו להעביר נתונים היפרספקטרליים טוב יותר ומהיר יותר, בין אם ממסלול לקרקע או בתוך רשתות יבשתיות. אנחנו משלבים את זה עם ההתקדמות שלנו בלמידה עמוקה כדי לבצע ניתוח ברמת תת-פיקסל, מה שמאפשר לנו לחלץ יותר תובנות מאשר ראייה ממוחשבת קונבנציונלית מכיוון שהנתונים שלנו מכילים יותר מידע על הממד הספקטרלי".

אכן, ניתן להשתמש בהדמיה היפרספקטרלית בקנה מידה שונה מאוד. לדוגמה, אחד היישומים המפותחים ביותר של המערכת של Metaspectral הוא עם מצלמות תקריב על קווי מיון עבור חומר מיחזור מעורב שבו היא יכולה להבדיל בין פלסטיק שקוף לפי הרכב כימי, כך שניתן למיין אותם לזרמים טהורים במיוחד הנדרשים לעיבוד מחדש .

ממחזר הפסולת הקנדי הגדול ביותר משתמש כעת במערכת זו. ישנן יישומי תקריב נוספים להבטחת איכות בקווי ייצור או במיון פירות.

בקצה השני, המצלמה יכולה להפיק נתונים מלוויין כאשר כל פיקסל בתמונה מייצג 30 מ' על 30 מ' ריבוע (900 מ"ר). סוכנות החלל הקנדית משתמשת בגישה זו כדי לעקוב אחר פליטת גזי חממה ואף להעריך את קיבוע הפחמן של הקרקע באדמות חקלאיות או מיוערות על ידי השוואת שיעורי השטף לאורך זמן. הטכנולוגיה מיועדת גם לפריסה עתידית בתחנת החלל הבינלאומית. הערכות סיכוני שריפות ביער הן יישום פוטנציאלי נוסף להנחיית פעולות כגון כוויות מרשם.

אפשרות נוספת שתועיל במיוחד לחקלאות היא לפרוס את המצלמות עם מל"טים שטסים בגובה 50-100 מטר. במקרה זה, כל פיקסל של נתונים יכול לייצג שטח של 2 ס"מ על 2 ס"מ והיכולת לנטר כל כך הרבה אורכי גל שונים יכולה לאפשר זיהוי מוקדם של עשבים שוטים פולשים, פעילות חרקים, זיהומים פטרייתיים בשלבים לפני שהם נראים לבני אדם, אינדיקציות מוקדמות של מים או מחסור בחומרים מזינים, או פרמטרים של בגרות היבול כדי להנחות את עיתוי הקציר. ייתכן שניתן יהיה לעקוב אחר פליטות גזי חממה או אמוניה מקרקעות חקלאיות כדי להבין טוב יותר כיצד אלו מושפעות משיטות חקלאות ספציפיות כמו עיבוד אדמה מופחת, גידולי כיסוי, דישון בקצב משתנה או "תנועת גלגלים מבוקרת". בשלב זה מה שנדרש הוא מחקר רב של "אמת קרקע" כדי לחבר את נתוני ההדמיה עם מדידות של המשתנים המדוברים, אבל זה יהיה הרבה יותר קל עם יכולות דחיסת הנתונים והממשק הזמינות מ- Metaspectral.

תקווה אחת היא שהיישומים המגוונים של הדמיה היפר-ספקטרלית שמאפשרת הפלטפורמה Metaspectral ייצור ביקוש מספיק למצלמות כדי לדחוף את הייצור עוד יותר במורד עקומת לימוד העלות.