Китайские ученые разработали гибкую оптическую кожу для считывания Брайля с точностью 98,57% в режиме реального времени

Глобальная команда научных сотрудников из Китая совершила значительный прорыв в ассоциативных технологиях, разработав инновационную систему распознавания шрифта Брайля. Устройство, созданное на основе биомиметических концепций, имитирует функционирование человеческой кожи и обещает кардинально изменить доступ к информации для людей с нарушениями зрения.

«Точный сенсор крайне важен для корректного восприятия шрифта Брайля. Наше устройство способно быстро и надежно интерпретировать мельчайшие детали шрифта Брайля даже при чтении в режиме реального времени», — объяснил руководитель исследовательского коллектива Чжо Ван из Пекинского педагогического университета.

Основной компонент новой системы — это гибкая оптическая «кожа», включающая в себя оптоволоконный кольцевой резонатор (FRR), интегрированный в мягкий полимер PDMS (полидиметилсилоксан). Этот материал обеспечивает необходимую гибкость, позволяя сенсору изменять форму и определять давление. При взаимодействии с сенсором давление слегка деформирует волокно, вызывая изменение в резонансной частоте резонатора.

Для усовершенствования чувствительности и надежности измерений исследователи внедрили технологию частотной модуляции Pound-Drever-Hall (PDH). Этот метод позволяет улавливать и преобразовывать даже минимальные изменения частоты в чёткие данные, поддерживая стабильность светового сигнала даже в изменчивых условиях.

Обработку информации команда осуществляет при помощи методов машинного обучения. Система использует многослойный перцептрон (MLP) для идентификации конкретных конфигураций шрифта Брайля и сеть с долгосрочной краткосрочной памятью (LSTM), переводящую последовательности символов Брайля в доступный для чтения текст.

Экспериментальные данные поражают: точность распознавания отдельных символов достигает 98,57%, а при чтении целых слов — 100%. Сенсор способен регистрировать давление менее чем за 0,1 секунды, адекватно распознавая даже небольшие вариации в написании каждого символа.

Эта система значительно превосходит прежние технологии чтения Брайля, которые могли упускать несовершенные точки. Гибкий оптоволоконный резонатор фиксирует малейшие изменения в давлении, а частотная блокировка PDH гарантирует стабильность и точность, даже при изменении освещенности или мощности.

отметили соавторы исследования Руи Мин из Пекинского педагогического университета и Линь Ма из Шэньянского аэрокосмического университета

Принципы биомиметики, заложенные в основу разработки, вдохновлены биологическими функциями кожи человека. Тактильные сенсоры имитируют различные виды рецепторов, которые реагируют на давление с различной степенью чувствительности. Движение сенсора по поверхности напоминает движение пальца при чтении, а аналитика нейронной сети схожа с процессами распознавания образов и интерпретации тактильной информации в мозге.

Эта новаторская система открывает новые перспективы в области ассоциативных технологий и робототехники. Исследователи предвидят её применение в разработке интеллектуальных медицинских устройств и роботах нового поколения, где требуется высокая тактильная чувствительность.

Источник: iXBT