Пермские физики нашли фотоаппарату новое научное применение

Ученые Пермского университета сделали из фотоаппарата научный измерительный прибор. Разрабатываемые методы в перспективе помогут ученым точнее предсказывать геомагнитную обстановку Земли, роботам с искусственным интеллектом – находить наиболее оптимальные решения, производителям автомобилей – усовершенствовать элементы подвески, фармацевтам – создавать эффективные лекарства.

Специалисты ПГНИУ разрабатывают новые методы идентификации физических явлений, основанные на использовании методов компьютерного зрения, которое, в отличие от человеческого, позволяет проводить детальный анализ быстропротекающих процессов. Во многом этому помогает использование скоростной фотокамеры, способной производить 100 000 кадров в секунду. Приобретенную в рамках программы развития ПГНИУ за 1 млн. камеру ученые превратили в измерительный прибор, фиксирующий координаты и скорости подвижных частей сложных механических систем.

Так, научным коллективом кафедры компьютерных систем и телекоммуникаций был создан метод автоматизированного определения поля скорости плазмы на поверхности Солнца, который позволяет измерять движение плазмы. Струи плазмы, попадая в атмосферу Земли, создают возмущение в магнитном поле планеты, что в итоге может привести к сильным магнитным бурям, влияющим на самочувствие человека, или вывести из строя электрические приборы. Измерения ученых, в которых используются данные космического телескопа SOHO, играют большую роль для прогнозирования геомагнитной обстановки Земли, а также для понимания природы солнечной активности.

Новые методы компьютерного зрения имеют прикладное значение в робототехнике: «Робота с искусственным интеллектом можно сделать таким, чтобы он мог найти оптимальные движения для быстрого передвижения из одной точки в другую», – говорит старший преподаватель кафедры компьютерных систем и телекоммуникаций ПГНИУ, кандидат технических наук Максим Скляренко. Часто автомобилисты возмущаются, что неровность дорожного полотна приводит к разрушению деталей автомобиля. С помощью анализа скоростной фотосъемки можно  отслеживать, как влияют те или иные колебания на состояние подвески.

Методы компьютерного зрения находят применение и в исследованиях процессов диффузии, которые имеют большое значение в микро- и наноэлектронике, биотехнологиях, химической, пищевой и текстильной промышленности. В этих областях качественное нанесение ультратонких слоев вещества приобретает особую роль.

Цифровая фотосъемка помогла разработать новый метод измерения коэффициента диффузии, при котором по цветовой яркости жидкости можно определить концентрацию того или иного вещества без проведения дополнительных дорогостоящих исследований. В медицине таким образом можно оценить скорость диффузии лекарства, то есть, как быстро оно попадет в те или иные ткани организма. Ученые рассчитывают, что метод будет востребован при оценке качества краски и красителей в текстильной и пищевой промышленностях:  разработки помогают сделать экспресс-анализы быстро и дешево.

«С помощью наших методов мы можем создавать и анализировать качество автоматических систем управления физическими полями, например, поддерживать постоянной температуру в различных точках объекта, обеспечивать условия комфортного проживания, усовершенствовать технологии «умного дома», – добавляет Максим Скляренко. Ученые физического факультета уже готовы предложить бизнесу алгоритмы, специальное программное обеспечение и свои навыки и знания для совершенствования технологий.

Новые методы измерений также применяются в новых физических практикумах, повышая тем самым качество обучения студентов физике.

Отдел по связям с общественностью