Российские ученые создали нейросеть для расчета голограмм
Сотрудники Лаборатории фотоники и оптической обработки информации НИЯУ МИФИ разработали оригинальную нейросеть для расчета и синтеза голографических изображений.
Обычно для расчета (синтеза) дифракционных и голограммных оптических элементов, способных оптически сформировать 3D-сцену, используются вычислительно ресурсоемкие итерационные методы. Учеными МИФИ предложен нейросетевой метод, названный 3D-CGH-Net, обеспечивающий быстрый расчет оптических элементов. При этом экспериментально продемонстрировано, что качество оптически восстановленных 3D-сцен с таких элементов может быть выше, чем для синтезированных элементов классическими, более ресурсоемкими алгоритмами.
«Скорость расчета качественных голограмм «обычными» методами низка, рассказывает сотрудник лаборатории, Дмитрий Рымов. — Мы разработали метод, использующий нейронную сеть оригинальной архитектуры и разветвленную структуру для учета большого набора сечений трехмерной сцены в рассчитываемой голограмме. Сеть обучается на выборках, насчитывающих от десятков тысяч до сотен тысяч примеров. Метод был успешно применен в экспериментах при оптическом формировании трехмерных сцен, при реализации голограмм с использованием высокоразрешающих скоростных пространственно-временных модуляторов света новейших типов».
Как рассказал руководитель лаборатории, профессор Ростислав Стариков компьютерный синтез голограмм состоит в расчете голограмм, которые затем могут быть реализованы тем или иным способом, например из какого-либо материала, печатью, либо с помощью пространственно-временных модуляторов света (по сути это микродисплеи); применение компьютерно-синтезированных голограмм позволяет точно и оперативно формировать заданные световые распределения (даже такие, которых в природе не существует).
«Применение компьютерно-синтезированных голограмм перспективно при создании средств трехмерной визуализации, для лазерного управления микрочастицами, при фотостимуляции биологических нейронов, для 3D-печати, при преобразовании и фокусировке световых пучков, при построении систем голографической памяти и многое другое» — пояснил Ростислав Стариков.
Техника компьютерного синтеза голограмм развивается с конца 1960-х годов и к настоящему времени весьма совершенна. Для расчета компьютерно-синтезированных голограмм необходимо решить обратную задачу (вычислить форму дифракционного элемента, исходя из формируемого им требуемого распределения амплитуды и фазы света) существует ряд «классических» методов, они, как правило, итеративные, и вычислительно-емкие, расчет голограммы может занимать часы, а это в современной практике часто оказывается неприемлемо. «Применение нейронных сетей позволяет рассчитывать или, точнее, генерировать голограмму, если сеть предварительно успешно обучена. Для обучения требуется время и большие обучающие выборки, но обученная сеть генерирует голограмму очень быстро», — утверждает руководитель лаборатории.
«Новейшие интеллектуальные методы уже сейчас позволяют существенно расширить границы возможностей применения нейросетей при решении не только любительских задач, но и при их использовании для решения проблем в сложных научных тематиках, — отмечает доцент кафедры лазерной физики НИЯУ МИФИ Павел Черемхин.- Так, буквально за пару лет мы достигли столь высокого качества расчетов голограмм нейросетевыми методами, что оно превышает некоторые возможности стандартных методов, развивавшихся десятки лет.
Наша лаборатория разработала метод, который синтезирует мегапиксельные голограммы сложных трехмерных сцен всего за доли секунд. При этом достигнут и высокий уровень качества оптического воспроизведения этих 3D-сцен с таких голограмм. А применение для реализации современных пространственно-временных модуляторов света позволяет формировать тысячи голограмм в секунду и, соответственно, изменять или преобразовывать трехмерное световое распределение тысячи раз в секунду».
Результаты исследования представлены в высокорейтинговом журнале Optics and Lasers in Engineering.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РТУ МИРЭА и Сибирского федерального университета создали программный комплекс, который анализирует учебные планы вузов быстрее секунды и находит в них слабые места. Большинство учебных планов содержат скрытые противоречия, дублирования и неочевидные перекосы в подготовке специалистов. Это важно, потому что от качества учебного плана напрямую зависит, какие реальные навыки получат студенты и насколько они будут востребованы работодателями.
Наскальное искусство палеолита — большая редкость для Британии, а рисунки в пещере Бейкон-Хоул, открытые в 1912 году, почти 100 лет считались природным явлением. Международная группа исследователей не только повторно обнаружила эту панель, но и с помощью химического анализа пигмента доказала ее антропогенное происхождение и возраст около 17 тысяч лет, вернув находке статус одного из древнейших памятников символической деятельности человека на Британских островах.
Значение вилочковой железы (тимуса) для здоровья и долголетия, возможно, сильно недооценивалось. Как показали результаты двух новых исследований, нормально функционирующий во взрослом возрасте тимус — залог здорового старения, долгой жизни и высокой выживаемости при раке.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Около четырех миллиардов лет назад Солнечная система пребывала в хаосе: гигантские планеты сближались, меняли орбиты и выбрасывали своих соседей в межзвездное пространство. Хотя шансы на «выживание» лун Юпитера и Урана в этот период были крайне малы, астрономы показали, что их судьба может хранить следы древней катастрофы с участием «потерянной» планеты.
Изучив данные о скорости изменения температур ледяных спутников пятой и шестой планеты системы, астрономы обнаружили, что она слишком высока для по-настоящему ледяной поверхности. Оказалось, что эти тела покрыты материалом, по своим свойствам резко отличающимся от земного льда.
В высокогорных районах Гималаев появился новый хищник. Он не боится людей, возглавляет стаи собак и все чаще заходит в деревни. Местные жители называют его «кхипшанг». Речь идет о гибриде гималайского волка и бродячей собаки. Ученые опасаются, что этот зверь изменит хрупкий баланс местной дикой природы и в скором времени станет весьма опасным для человека.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
При совпадении нескольких условий наши глаза способны улавливать излучение в ближнем инфракрасном спектре. Тогда сетчатка начинает работать как нелинейный фотодетектор.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно