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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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