[ad_1]

دانشگاه استنفورد

یکی از دوستانم که در طراحی بازی کار می کند اخیراً یک مدل سه بعدی از زمین را با جزئیات بسیار دقیق و با استفاده از داده های ماهواره ای دقیق توپوگرافی به من نشان داده است تا بتوانیم از طریق دره ها و محله های مربوطه خود با سرعت بالا به عنوان یک جفت ابرمرد شادمان صعود کنیم. . او هنگام پرواز بر فراز اقیانوس آرام با هیجان گفت: “بیایید ببینیم آیا می توانیم به زیر آب برویم؟”

ما نتوانستیم. این مدل ، به طور خیره کننده ای در خشکی دقیق است ، ظاهرا داده های صفر برای مدل سازی محیط زیر آب نداشته است. این حفره ای تصفیه نشده در زیر سطح شیشه ای آب بود ، گویی که یک نسخه زیر آب از آن است نمایش ترومن، و ما به پایان جهان رسیده بودیم.

هیچ یک از ما تعجب خاصی نکردیم. اگر اقیانوس ها شوکه شوند داشته است ارائه شده است این اطلاعات از کجا می آید؟ و دقیقاً چقدر خواهد بود؟ این بدان معنی است که سازندگان مدل چیزی را می دانند که حتی مشهورترین اقیانوس شناسان جهان نیز نمی دانند.

علی رغم همه هیجانات موجه در مورد اکتشافات فضایی در سال 2020 (الون ماسک “بسیار مطمئن است که انسان تا سال 2026 به مریخ موشک خواهد زد)” ، اقیانوس های سیاره ما قلمرو ناشناخته و ناشناخته ای باقی مانده اند ، که بسیار بیشتر است – نزدیک خانه. آب حدود 71 درصد از سطح زمین را می پوشاند و مواد آب شیرین که می نوشیم حداقل 3 درصد را نشان می دهد ، کمی بیشتر از یک خطای گرد. اما بیشتر اقیانوس های کره زمین – تا 95 درصد – یک رمز و راز کشف نشده هستند.

در حالی که هنوز با معادل Google Street View جهان زیر آب فاصله زیادی داریم ، یک پروژه جدید توسط محققان دانشگاه استنفورد می تواند راه را برای چیزی شبیه به این در آینده – و موارد دیگر – هموار کند. تصور کنید که می توانید با یک هواپیما بر روی یک قسمت از آب پرواز کنید و آنچه را که در زیر امواج قرار دارد با وضوح مطلق ببینید.

به نظر غیرممکن است. معلوم شد واقعاً خیلی سخت است.

مشکل لیدار ، مشکل سونار

آیدن جیمز فیتزپاتریک ، دانشجوی دپارتمان مهندسی برق دانشگاه استنفورد ، به دیجیتال ترندز گفت: “تصویربرداری از یک محیط زیر آب از یک سیستم هوایی یک کار چالش برانگیز است ، اما این برنامه کاربردهای بالقوه زیادی دارد.”

کاندیدای بارز این اثر تصویری لیدار است. Lidar یک فناوری لیزری است که به دلیل کمک به وسایل نقلیه خودمختار (و نه تسلا) در درک جهان اطراف شناخته می شود. این کار با انتشار امواج نور پالسی و سپس اندازه گیری اینکه چه مدت طول می کشد تا آنها از اشیا پرش کنند و به سنسور برگردند ، کار می کند. این اجازه می دهد تا سنسور محاسبه کند که پالس نور تا کجا پیموده است و در نتیجه تصویری از جهان اطراف خود ایجاد می کند. در حالی که اتومبیل های خودران همچنان محبوب ترین کاربرد لیدار هستند ، می توان از آن به عنوان یک ابزار قدرتمند نگاشت در زمینه های دیگر نیز استفاده کرد. به عنوان مثال ، محققان از آن در سال 2016 برای کشف یک شهر گمشده مدتها پنهان شده در زیر یک برگ ضخیم برگ در جنگل کامبوج استفاده کردند.

با این وجود Lidar برای این نوع نقشه برداری مناسب نیست. اگرچه سیستم های پیشرفته لیدار پیشرفته در آبهای بسیار تمیز عملکرد خوبی دارند ، اما قسمت اعظم اقیانوس – به ویژه ساحلی – ابری و در مقابل نور مات است. به عنوان یک نتیجه ، فیتزپاتریک گفت ، بیشتر تصاویر زیرآبی که تاکنون انجام شده متکی به سیستم های سونار آبی است که از امواج صوتی استفاده می کنند و می توانند به راحتی از طریق آبهای مبهم منتشر شوند.

متأسفانه ، در اینجا نیز صید وجود دارد. سیستم های سونار آبی بر روی یک قایق که حرکت کند دارد سوار می شود یا آن را یدک می کشد. تصویربرداری هوایی با استفاده از هواپیمای پرنده موثرتر خواهد بود زیرا در مدت زمان کمتری می تواند منطقه بسیار بزرگ تری را پوشش دهد. اما این غیرممکن است ، زیرا امواج صوتی بدون از دست دادن 99.9999 درصد انرژی خود نمی توانند از هوا به آب منتقل شوند و پس از آن برگشت کنند.

آنچه در PASS می آید

بنابراین ، در حالی که سیستم های لیدار و رادار کل چشم انداز زمین را ترسیم کرده اند (تأکید بر “زمین”) ، تنها حدود 5 درصد از آبهای جهانی موضوع چنین تصاویر و نقشه هایی بوده اند. این معادل یک نقشه جهان است که فقط استرالیا را نشان می دهد ، و بقیه به همان اندازه تاریک باقی مانده است که برخی از آنها کاوش نشده است دوران امپراتورها نقشه

فیتزپاتریک گفت: “هدف ما ارائه فناوری است که بتواند بر روی یک وسیله نقلیه پرنده نصب شود تا در عین استفاده از فناوری تصویربرداری که در آب گل آلود پایدار است ، بتواند در مقیاس وسیعی پوشش دهد.” “برای این کار ، ما در حال توسعه سیستم سونار هوایی فتوآکوستیک هستیم که ایجاد کردیم. PASS از مزایای انتشار نور در هوا و انتشار صدا در آب برای به تصویر کشیدن یک محیط زیر آب از سیستم هوا استفاده می کند. “

دانشگاه استنفورد

PASS به شرح زیر عمل می کند: اول ، یک سیستم لیزر مخصوص سفارشی ، نور مادون قرمز را شلیک می کند که توسط سانتی متر اول یا آب جذب می شود. پس از جذب لیزر ، آب به صورت حرارتی منبسط می شود و امواج صوتی ایجاد می کند که می توانند در آب حرکت کنند.

فیتزپاتریک ادامه داد: “این امواج صوتی اکنون به عنوان یک سیگنال سونار آب عمل می کنند که از راه دور توسط لیزر تولید می شود.” “امواج صوتی از اجسام زیر آب منعکس می شوند و به سطح آب برمی گردند. برخی از این صدا – فقط حدود 0.06 درصد – از رابط هوا به آب عبور می کند و به سمت بالا به سیستم هوا می رود. گیرنده ها یا مبدل های صوتی بسیار حساس این امواج صوتی را ضبط می کنند. مبدل ها [then] انرژی صوتی را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند که می تواند از طریق الگوریتم های بازسازی تصویر منتقل شود و یک تصویر درک شده را تشکیل دهد. “

چیزهایی که در زیر آن پنهان است

PASS در حال توسعه است. این تیم تصاویر سه بعدی با وضوح بالا را در یک محیط آزمایشگاهی کنترل شده به نمایش گذاشتند. فیتزپاتریک اعتراف کرد که این “در ظرفی به اندازه یک مخزن بزرگ ماهی” است ، حتی اگر این فناوری از قبل “نزدیک به مرحله” باشد که می تواند در بالای یک استخر بزرگ واقع شود.

دانشگاه استنفورد

البته تفاوت کمی بین یک استخر شنای بزرگ و کل اقیانوس روی زمین وجود دارد و این کار به کار قابل توجهی نیاز دارد. به طور خاص ، یک چالش اساسی که باید قبل از آزمایش در محیط های بزرگتر و کنترل نشده کنترل شود ، نحوه برخورد با تصاویر موجود در آب با امواج سطحی آشفته است. فیتزپاتریک گفت این یک خراش روی سر است ، اما “مطمئناً راه حل های عملی وجود دارد” که برخی از تیم در حال کار بر روی آن هستند.

وی گفت: “از PASS می توان برای نقشه برداری از اعماق آب کشف نشده ، مطالعه محیط زیست ، جستجوی بقایای از دست رفته و به طور بالقوه بسیاری دیگر استفاده کرد.” وی افزود: “آیا عجیب نیست که ما هنوز کل زمینی را که در آن زندگی می کنیم کشف نکرده ایم؟” شاید PASS بتواند آن را تغییر دهد. “

ترکیب نور و صدا برای حل رابط هوا به آب بازی را تغییر می دهد. و بعد از این؟ ارتشی از نقشه های بدون سرنشین نقشه برداری را درگیر کنید تا به ما کمک کند تا سرانجام آنچه را که در زیر سطح اقیانوس قرار دارد به ما نشان دهد.

گزارشی در توصیف پروژه PASS اخیراً در مجله IEEE Access منتشر شده است.

توصیه های سردبیران






[ad_2]

منبع: tarahi-news.ir