Техника зрения: новый взгляд на мир

Слово редактора

Владимир Никифоров - главный редактор Control Engineering Россия

Владимир Никифоров — главный редактор Control Engineering Россия

Перед поездкой в Хьюстон на выставку Automation Fair, ежегодно организуемую компанией Rockwell Automtion, никаких твердых знаний о Техасе у меня не было. Были только стереотипные образы, навеянные, скорее всего, мировым кинематографом. Естественно, символами этого штата для меня были ковбои, джинсы и сапоги «казаки» (здесь они называются Texas boots). В реальности оказалось, что Техас — это штат-«трудяга», экономика которого основывается на нефтегазовой промышленности, информационных и космических технологиях, выработке и экспорте электроэнергии, сельскохозяйственной деятельности и высшем образовании.

Но вот чего я вообще не ожидал встретить в штате Техас — так это крокодилов на воле. Как-то сложившийся у меня образ ковбоя не соотносится с образом крокодила. Ковбой должен бороться с «плохими парнями», отбиваться от стаи койотов, но чтобы при этом он еще спасал коров из пасти этих рептилий, живущих в соседней речке, — такого сюжета в американских вестернах не припомню. Должен признаться, что скромная табличка на берегу мирного озера с надписью «Осторожно, аллигаторы! Не подходить и не кормить!» производит сильное впечатление и заставляет почувствовать себя не на вершине, а в самом начале пищевой цепочки.

Читать далее...

Но сейчас, уже после поездки, главное впечатление осталось все-таки от самой выставки Automation Fair. Во-первых, она действительно крупная — более 100 предприятий-участников, широкий спектр представленной продукции — от сенсоров до систем комплексной автоматизации целых заводов, от пищевой промышленности до нефтехимической, все виды аппаратного и программного обеспечения. Иногда складывалось ощущение, что находишься на всемирной выставке достижений автоматики. Во-вторых, на выставке четко виден масштаб и амбициозность решаемых компанией задач — комплексная автоматизация целых предприятий и даже отраслей промышленности, переход от «Интернета вещей» к «Интернету предприятий». А в-третьих — внимание со стороны профессионального сообщества: более 5000 посетителей из нескольких десятков стран, около 200 представителей прессы и аналитиков отрасли.

Всегда посещение подобных выставок, которые наглядно демонстрируют стремительный прогресс «умных» систем, вызывает не только профессиональный интерес, но заставляет задуматься над отвлеченными, почти философскими вопросами. Сравняются ли «умные машины» по интеллекту с человеком? Будут ли они похожими на него и в чем? И если в прогрессе интеллектуальных способностей современных систем управления, выраженных, прежде всего, в вычислительной мощности управляющих компьютеров, сомневаться не приходится, то эти системы все равно сохраняют одно принципиальное отличие от человека. Речь, естественно, не идет о внешнем облике. Отличие состоит в том, как человек и техническая система получают информацию о внешнем мире. Известно, что человек до 80% информации об окружающем мире получает с помощью зрения. Глаз – важнейших из органов чувств (важнейший сенсор, говоря техническим языком) для современного человека. Системы технического зрения — хотя и бурно развивающийся, но не основной канал поступления информации в технических и производственных системах автоматического управления. В подавляющем большинстве практических случаев такие системы снабжены узкоспециализированными сенсорными устройствами, измеряющими физические величины неоптической природы.

В чем же дело? На первый взгляд кажется, что глаз является достаточно простым оптическим прибором: одна диафрагма — зрачок, одна (!) основная линза — хрусталик. Не очень большое число пикселей, чувствительных элементов сетчатки: 6 млн колбочек (фоторецепторы дневного зрения). Число колбочек сравнимо с числом пикселей ПЗС-матриц современных цифровых фотоаппаратов среднего класса. А еще у глаза достаточно низкое быстродействие: он способен воспринимать информацию, меняющуюся с частотой не более 50 Гц. Что же мешает воспроизвести глаз технически? Во-первых, это уникальные аккомодационные способности глаза: сужающийся и расширяющийся в зависимости от освещенности зрачок, переменная кривизна хрусталика, настраиваемая в зависимости от дистанции наблюдения, и два типа приемников — палочки и колбочки сетчатки, предназначенные для работы в разных условиях сильной или слабой освещенности. И, во-вторых (и это, пожалуй, главное), пока неповторимые в полном объеме способности головного мозга человека по обработке изображения. Один любопытный факт: на сетчатке глаза формируется перевернутое изображение. И уже в сознании человека посредством «обработки» изображения головным мозгом картинка переворачивается и совмещается с реалиями окружающего мира.

Поэтому «воссоздание» человеческой зрительной системы техническими средствами, другими словами — обучение зрению технических систем, — является одной из серьезнейших проблем, стоящих перед учеными и инженерами, которая далека от окончательного решения. Этой амбициозной проблеме посвящены материалы настоящего номера журнала.

А ковбои в Техасе все же есть. Ежегодно в Хьюстоне проходит крупнейшее в стране родео, собирающее до двух миллионов зрителей. В период проведения родео численность жителей города почти удваивается! На многие тысячи оно также увеличивается при проведении технических выставок.

Февраль 2014

№ 1 (49)

Скачать в PDF