علمی، پژوهشی و فناوری

حسگرهای لمسی نوری جدید راه را برای فناوری‌های پیشرفته تشخیص بیومتریک هموار می‌کنند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری :حسگرهای لمسی نوری به عنوان نسل بعدی فناوری های تشخیص بیومتریک توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده اند. این حسگرها که قادر به تجزیه و تحلیل نیروهای دینامیکی از یک تصویر واحد هستند، از محدودیت‌های سیستم‌های نوری موجود فراتر می‌روند و کاربردهای بالقوه‌ای را در زمینه‌های متنوعی مانند تجزیه و تحلیل احساسات دست‌نویس، شناسایی سطح و اقدامات ضد جعل ایجاد می‌کنند.

یک تیم تحقیقاتی مشترک، متشکل از پروفسور جیسوک لی، پروفسور هیون هیوب کو و پروفسور دونگیوک کیم از دانشکده انرژی و مهندسی شیمی در UNIST، در کنار پروفسور جونگ ووک کیم از دانشگاه ملی سئول، یک حسگر لمسی نوری ایجاد کرده اند که سیگنال های لمسی پویا را تجزیه و تحلیل می کند. زمان واقعی این اثر در Nature Communications منتشر شده است .

سنسورهای قبلی به اندازه گیری نیروهای استاتیک یا دینامیکی محدود می شدند. با این حال، این تیم تحقیقاتی پیشگام فناوری است که می تواند این نیروها را به طور همزمان جدا و تجزیه و تحلیل کند. قابل ذکر است، این پیشرفت امکانات جدیدی را برای نمایش بصری تغییرات در سرعت و فشار دست خط، و همچنین برای شناسایی فردی از طریق تجزیه و تحلیل یادگیری ماشین باز می کند.

هسته اصلی این فناوری نوآورانه نانوذرات تبدیل شونده است که اندازه گیری با وضوح بالا نیروهای دینامیکی را تسهیل می کند و با جذب نور مادون قرمز نزدیک، محرک های خارجی را به دقت تشخیص می دهد.

برای تقویت تجزیه و تحلیل داده‌ها ، تیم تحقیقاتی تکنیک‌های یادگیری ماشینی را برای پردازش دقیق‌تر داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط حسگرها ترکیب کردند. الگوریتم یادگیری ماشین آنها به طور موثر فشار عمودی را از نیروهای برشی اصطکاکی در سیگنال های لمسی پویا جدا کرد و جهت این نیروها را به دقت شناسایی کرد. اعتبار مسیر انتقال نیرو و تغییرات سیگنال در حسگر از طریق تجزیه و تحلیل المان محدود تأیید شد.

طراحی حسگر از ساختار حسی پوست انسان تقلید می کند و تشخیص نیرو را تقویت می کند. فشار عمودی و نیروهای برشی اصطکاکی را به طور همزمان از یک تصویر اپتیکال متمایز می‌کند، که می‌تواند نیروهای دقیقه‌ای تا 0.05 نیوتن را که توسط فشار ملایم روی یک جسم ایجاد می‌شود، تشخیص دهد و زمان پاسخ‌گویی چشمگیر 9.12 میلی‌ثانیه را دارد.

سنسور توسعه یافته نه تنها برای تجزیه و تحلیل دست خط بلکه برای تشخیص اثر انگشت و تفسیر بریل نیز کاربردهای بالقوه ای دارد. در عمل، تیم تحقیقاتی سیستمی را پیاده‌سازی کرده است که خط بریل را به صدا تبدیل می‌کند و کاربرد حسگر را در سیستم‌های بیومتریک پویا و سناریوهای ضد جعل نشان می‌دهد.

پروفسور لی خاطرنشان کرد: "این اولین مطالعه ای است که به طور همزمان فشار استاتیک و اصطکاک دینامیکی را با تقلید از ساختارهای حسی پوست انسان تجسم می کند و امکان تجزیه و تحلیل در زمان واقعی را از طریق جداسازی این دو نیرو از طریق یادگیری ماشینی فراهم می کند."

نویسنده اول Changil Son تاکید کرد: "این ساختار حسگر ساده نویدبخش کاربردهای آینده در کمی سازی فشار دینامیکی ، به ویژه در تشخیص دست خط با حساسیت بالا است."

Chaeyong Ryu یکی از نویسندگان این مقاله گفت: "این پیشرفت ها به توسعه حسگرهای مبتنی بر یادگیری هوش مصنوعی قابل استفاده در رباتیک کمک می کند."