La technologie sophistiquée qui alimente la reconnaissance faciale dans de nombreux smartphones modernes pourrait un jour recevoir une mise à niveau de haute technologie qui sonne et semble étonnamment low-tech.

Cette fenêtre sur le futur n'est autre qu'un morceau de verre. Les ingénieurs de l'Université du Wisconsin-Madison ont mis au point une méthode pour créer des morceaux de verre "intelligent" capables de reconnaître les images sans nécessiter de capteurs, de circuits ou de sources d'alimentation.

"Nous utilisons l'optique pour condenser la configuration normale des caméras, capteurs et réseaux de neurones profonds dans un seul morceau de verre mince, ", explique Zongfu Yu, professeur de génie électrique et informatique à l'UW-Madison.

Yu et ses collègues ont publié aujourd'hui les détails de leur recherche de preuve de concept dans la revue Recherche en photonique .

L'intégration de l'intelligence artificielle dans des objets inertes est un concept qui, à première vue, ressemble à quelque chose de la science-fiction. Cependant, c'est une avancée qui pourrait ouvrir de nouvelles frontières pour l'électronique basse consommation.

Maintenant, l'intelligence artificielle engloutit des ressources de calcul substantielles (et la durée de vie de la batterie) chaque fois que vous regardez votre téléphone pour le déverrouiller avec Face ID. À l'avenir, un morceau de verre pourrait reconnaître votre visage sans utiliser aucune puissance.

"C'est complètement différent de la route typique vers la vision industrielle, " dit Yu.

Il imagine des morceaux de verre qui ressemblent à des carrés translucides. De minuscules bulles stratégiquement placées et des impuretés incrustées dans le verre courberaient la lumière de manière spécifique pour différencier les différentes images. C'est l'intelligence artificielle en action.

Pour leur preuve de concept, les ingénieurs ont conçu une méthode pour fabriquer des morceaux de verre qui identifiaient des nombres manuscrits. La lumière émanant d'une image d'un nombre entre à une extrémité du verre, puis se concentre sur l'un des neuf points spécifiques de l'autre côté, correspondant chacun à des chiffres individuels.

Le verre était suffisamment dynamique pour détecter, en temps réel, quand un 3 manuscrit a été modifié pour devenir un 8.

"Le fait que nous ayons pu obtenir ce comportement complexe avec une structure aussi simple était vraiment quelque chose, " dit Erfan Khoram, un étudiant diplômé du laboratoire de Yu.

Concevoir le verre pour reconnaître les nombres était similaire à un processus de formation en apprentissage automatique, sauf que les ingénieurs ont "formé" un matériel analogique au lieu de codes numériques. Spécifiquement, les ingénieurs ont placé des bulles d'air de différentes tailles et formes ainsi que de petits morceaux de matériaux absorbant la lumière comme le graphène à des endroits spécifiques à l'intérieur du verre.

"Nous sommes habitués à l'informatique numérique, mais cela a élargi notre point de vue, " dit Yu. " La dynamique des ondes de la propagation de la lumière offre une nouvelle façon d'effectuer des calculs neuronaux artificiels analogiques "

L'un de ces avantages est que le calcul est complètement passif et intrinsèque au matériau, ce qui signifie qu'un morceau de verre de reconnaissance d'image pourrait être utilisé des centaines de milliers de fois.

"Nous pourrions potentiellement utiliser le verre comme serrure biométrique, réglé pour reconnaître le visage d'une seule personne ", dit Yu. " Une fois construit, cela durerait éternellement sans avoir besoin d'électricité ou d'Internet, ce qui signifie qu'il pourrait garder quelque chose en sécurité pour vous même après des milliers d'années."

En outre, il fonctionne littéralement à la vitesse de la lumière, parce que le verre distingue les différentes images en déformant les ondes lumineuses.

Bien que le processus de formation initiale puisse être long et exigeant en termes de calcul, le verre lui-même est facile et peu coûteux à fabriquer.

À l'avenir, les chercheurs prévoient de déterminer si leur approche fonctionne pour des tâches plus complexes, comme la reconnaissance faciale.

"La vraie puissance de cette technologie réside dans sa capacité à gérer instantanément des tâches de classification beaucoup plus complexes sans aucune consommation d'énergie, " dit Ming Yuan, un collaborateur sur la recherche et professeur de statistiques à l'Université de Columbia. "Ces tâches sont la clé pour créer de l'intelligence artificielle :apprendre aux voitures autonomes à reconnaître un feu de circulation, pour activer la commande vocale dans les appareils grand public, parmi de nombreux autres exemples."

Contrairement à la vision humaine, qui est incroyablement général dans ses capacités à discerner un nombre incalculable d'objets différents, le verre intelligent pourrait exceller dans des applications spécifiques, par exemple, une pièce pour la reconnaissance des nombres, une pièce différente pour identifier les lettres, un autre pour les visages, etc.

« Nous réfléchissons toujours à la façon dont nous offrons une vision pour les machines du futur, et imaginer des applications spécifiques, des technologies axées sur la mission. » déclare Yu. « Cela change presque tout sur la façon dont nous concevons la vision industrielle. »