Традиційно голограми створювали за допомогою лазерних променів. Однак зображення, отримані за цією технікою, можна було відобразити лише як друковані копії, які було важко відтворити. Метод також не міг перевести голограми у відео — лише статичні зображення.
Комп’ютерні методи, з іншого боку, можуть подолати ці обмеження, але передбачають виконання симуляцій на основі фізики, які вимагають величезних обсягів даних, обчислень і процесорної потужності. Як правило, суперкомп’ютеру потрібно від 15 до 30 хвилин, щоб створити одну голограму, і кінцевий результат все одно може виглядати не фотореалістичним.
Щоб пришвидшити процес і підвищити фотореалістичну точність голограм, одночасно зменшуючи обчислювальне навантаження, вчені з Массачусетського технологічного інституту розробили нову техніку на основі ШІ, яка може створювати голограми майже миттєво. Нова техніка під назвою «тензорна голографія» настільки ефективна, що її можна використовувати на ноутбуці чи смартфоні.
Відповідно до дослідження, опублікованого в журналі Nature, дослідники Массачусетського технологічного інституту почали зі створення навчального набору даних із 4000 комп’ютерних зображень і відповідних їм фотореалістичних голограм. Кожне зображення містило інформацію про колір і глибину для кожного пікселя.
Потім команда навчила тензорну голографію з цим набором даних, навчивши її, як генерувати голограму для кожного зображення. Коли це було зроблено, він міг генерувати фотореалістичні 3D-голограми за частки секунди.
«Люди раніше вважали, що з існуючим апаратним забезпеченням споживчого класу неможливо виконувати обчислення 3D-голографії в реальному часі», — провідний автор дослідження та доктор філософії. Про це заявив студент кафедри електротехніки та комп’ютерних наук Массачусетського технологічного інституту Лян Ши . «Часто кажуть, що комерційно доступні голографічні дисплеї з’являться приблизно через 10 років, але це твердження існує вже десятиліттями».
Ши та його команда вважають, що тензорна голографія може прискорити розробку 3D-голографії в реальному часі.
«Ми вражені тим, наскільки добре це працює», — сказав Войцех Матусік, співавтор дослідження.
Цей прогрес також може сприяти поширенню голографії в таких сферах, як VR і 3D-друк. Наприклад, це може допомогти занурити глядачів VR у більш реалістичний пейзаж, одночасно усуваючи напругу очей та інші побічні ефекти від тривалого використання VR.
Крім того, ця техніка також може сприяти розвитку об’ємного 3D-друку. Це «може виявитися швидшим і точнішим, ніж традиційний пошаровий 3D-друк, оскільки об’ємний 3D-друк дозволяє одночасно проеціювати весь 3D-матерін», — кажуть дослідники.
Інші застосування цієї нової техніки включають мікроскопію, медичну візуалізацію та дизайн поверхонь з унікальними оптичними властивостями.
Тензорна голографія не тільки прискорює процес, але й створює голограми з точною оклюзією та попіксельним фокусним контролем, покращуючи реалістичність зображень. Він використовує лише 617 кілобайт пам’яті, що дає змогу інтерактивно працювати на малопотужних мікросхемах штучного інтелекту на смартфонах і крайніх пристроях.
