От ухода за глазами до волоконной оптики: роль ИИ в оптике

Оптика — это изучение света и его взаимодействия с различными материалами. Это может показаться просто еще одной темой, связанной с наукой, но на самом деле она очень важна и присутствует в нашей повседневной жизни. За прошедшие годы многие отрасли внедрили технологии на основе оптики для создания инновационных решений. Например, в офтальмологии оптика используется для разработки корректирующих линз, контактных линз и хирургических процедур, таких как LASIK. В производстве оптика играет важную роль в разработке камер, телескопов, биноклей и оптоволоконных сетей для более быстрой связи.

Искусственный интеллект (ИИ) используется для улучшения многих решений, основанных на оптике. Например, прогнозная аналитика может помочь определить, каким пациентам больше всего помогут сложные операции, такие как LASIK. В этой статье мы рассмотрим, как ИИ используется в оптике, а также разберем преимущества и проблемы, которые он предлагает. Начнем!

Как ИИ используется в области оптики?

Для начала давайте разберемся с некоторыми областями применения ИИ в оптике, такими как офтальмология, производство оптических устройств и сетевая связь по оптоволокну.

ИИ в офтальмологии и оптометрии

В настоящее время ИИ в здравоохранении становится все более распространенным. В частности, в оптике ИИ меняет такие области, как офтальмология и оптометрия. Офтальмология включает в себя диагностику и лечение глазных заболеваний, а оптометрия включает в себя оценку зрения на наличие проблем и назначение корректирующих линз. ИИ используется для диагностики, персонализированного лечения и повышения эффективности ухода за глазами.

Например, системы ИИ могут помочь выявить ранние признаки таких заболеваний, как глаукома и диабетическая ретинопатия. По данным Glaucoma Research Foundation, в одних только США глаукомой страдают более трех миллионов человек, но только половина из них знает об этом. Эти системы могут выявлять такие глазные заболевания на ранней стадии и начинать лечение раньше, чтобы предотвратить слепоту. 

Автоматизированная оценка заболеваний сетчатки (ARDA) от Google — отличный пример того, как визуальный ИИ может улучшить уход за глазами. Google объединилась с большой группой офтальмологов для обучения модели ИИ с использованием более 100 000 сканов сетчатки. Цель состояла в том, чтобы создать систему, которая могла бы обнаруживать диабетическую ретинопатию с помощью классификации изображений. Одним из самых больших преимуществ ARDA является то, что его можно использовать в развивающихся странах, где доступ к уходу за глазами может быть ограничен.

‍

Производство и проектирование оптических устройств на основе ИИ

ИИ также производит революцию в проектировании и производстве различных оптических устройств. Что касается аспекта проектирования, то генеративный ИИ может оказаться полезным для быстрого проектирования оптических устройств. Затем системы ИИ могут вмешаться для мониторинга производственных процессов и помочь сократить расходы. Наконец, ИИ и компьютерное зрение можно использовать для проверки и обнаружения любых дефектов в производимой продукции, такой как кабели из оптического волокна или линзы, которые может пропустить человеческий глаз.

В связи с этим многие компании рассматривают возможность использования искусственного интеллекта для разработки и производства самых современных линз. Компания EssilorLuxottica, лидер в области производства офтальмологических линз, собрала огромное количество анонимизированных данных из заказов на линзы, результатов испытаний и внутренних исследований. Они используют искусственный интеллект для извлечения из этих данных знаний, таких как образ жизни потребителей и показатели эффективности линз, и применяют их для улучшения дизайна линз. Они также используют поведенческий ИИ для разработки варифокальных линз последнего поколения. При этом учитывается пространственное поведение пациента (то, как он двигает головой и глазами, чтобы рассмотреть окружающее пространство), что позволяет разрабатывать более комфортные линзы.

‍

Вот некоторые из преимуществ использования AI для дизайна очков:

• Персонализация: ИИ может помочь создать индивидуальные очки, адаптированные к конкретным потребностям каждого пациента, повышая как комфорт, так и эффективность.
  ‍
• Моделирование поведения: Предсказывая визуальное поведение и движения глаз, ИИ можно использовать для разработки линз, которые являются более интуитивными и эффективными.
  ‍
• Улучшенные результаты лечения пациентов: Очки, разработанные с помощью ИИ, могут обеспечить оптимальную коррекцию зрения, уменьшая такие проблемы, как напряжение глаз, головные боли и «эффект плавания».
  ‍
• Адаптивность к современным потребностям: Использование ИИ для разработки очков позволяет удовлетворить зрительные потребности современной жизни, такие как частое переключение между цифровыми устройствами и другими задачами. 

Компьютерное зрение обеспечивает виртуальную примерку очков

После того, как вы посетили своего окулиста, получили рецепт и определились с типом необходимых линз, следующим шагом обычно является поход в магазин и примерка очков. Однако технология компьютерного зрения переосмыслила розничную торговлю с помощью виртуальной примерки очков, не выходя из дома. Такие компании, как Lenskart, начали использовать это новшество для улучшения качества обслуживания клиентов.

Используя передовые алгоритмы и дополненную реальность (AR), компьютерное зрение может отображать черты вашего лица в режиме реального времени. При этом 3D-модели очков могут быть плавно наложены на вашу прямую видеотрансляцию. Виртуальные очки могут естественно двигаться вместе с вашей головой и адаптироваться к углам и освещению, чтобы обеспечить реалистичное представление о том, как будут выглядеть различные оправы. С добавлением машинного обучения эти системы могут даже предлагать персональные рекомендации по оправам на основе вашей структуры лица и стилевых предпочтений.

Оптическая сетевая связь с использованием ИИ и оптоволокна

Что, если ваше сверхбыстрое интернет-соединение может быть еще быстрее? Именно это могут сделать алгоритмы ИИ для оптоволоконных кабелей. Эти кабели подобны скоростным магистралям для цифровой информации, и ИИ может помочь развертывать, управлять и улучшать их производительность. 

Оптимизируя проекты Outside Plant (OSP), ИИ делает расширение широкополосных сетей более эффективным. OSP относится ко всем физическим кабелям и инфраструктуре, необходимым для предоставления интернет-услуг, включая волоконно-оптические кабели, кабельные каналы и соответствующее оборудование, установленное вне зданий. ИИ может помочь смоделировать различные сценарии проектирования для определения наиболее эффективных и экономичных решений. Такие задачи, как управление пропускной способностью в зависимости от спроса, становятся проще. В целом, задачи проектирования, которые раньше занимали 45-60 дней из-за переделок, повторных согласований и ручных процессов, теперь могут быть выполнены всего за 25 дней с помощью ИИ.

‍

‍

ИИ также может улучшить планирование оптоволоконных маршрутов, анализируя исторические данные и прогнозируя будущий спрос с помощью передовых алгоритмов машинного обучения. Методы компьютерного зрения, такие как сегментация, можно использовать для проверки качества волокна и обнаружения неисправностей. Благодаря более раннему обнаружению проблем их можно решить быстрее, минимизируя время простоя и затраты на техническое обслуживание. Повышая эффективность этих процессов, ИИ не только ускоряет развертывание широкополосной связи, но и повышает надежность и качество интернет-услуг, что в конечном итоге приносит пользу как городским, так и отдаленным сообществам.

Плюсы и минусы использования ИИ в оптике

Ожидается, что к 2032 году мировой рынок передовой оптики вырастет примерно до 628,80 миллиарда долларов, и ИИ предлагает несколько преимуществ в области оптики. Вот некоторые из ключевых преимуществ:

• Быстрое прототипирование: ИИ может ускорить процесс прототипирования, позволяя дизайнерам быстро тестировать и повторять новые конструкции очков.
  ‍
• Повышенная прочность: Методы оптимизации, использующие ИИ, могут помочь в выборе материалов для производства более прочных и долговечных очков.
  ‍
• Устойчивое развитие: Производство на основе искусственного интеллекта может сократить количество отходов и повысить устойчивость производственного процесса за счет оптимизации использования ресурсов.
  ‍
• Интеграция с интеллектуальными технологиями: Такие технологии, как ИИ, могут облегчить интеграцию интеллектуальных функций в очки, таких как дополненная реальность (AR) и отслеживание физической активности.

Хотя ИИ и приносит много преимуществ в оптику, необходимо помнить о проблемах и этических соображениях, которые необходимо учитывать при использовании технологий ИИ.

‍

Вот некоторые из проблем, связанных с использованием AI в оптике:

• Высокие затраты на внедрение: Внедрение технологии ИИ может потребовать значительных финансовых вложений в разработку, интеграцию и обучение. 
  ‍
• Потребность в технических навыках: Использование решений на основе ИИ требует специальных знаний и навыков, что может означать дополнительное обучение и наем персонала.
  ‍
• Проблемы регулирования: Соблюдение нормативных требований к ИИ в здравоохранении может быть сложным и требует постоянного обновления в соответствии с меняющимися стандартами.
• ‍
• Проблемы интеграции: Добавление ИИ к существующим системам может быть сложным и трудоемким, требующим значительных изменений в текущих рабочих процессах.

Будущее и регулирование ИИ в оптических технологиях

Согласно данным Национального института здоровья (США), системы ИИ работают так же хорошо или даже лучше, чем опытные офтальмологи, в таких задачах, как обнаружение и оценка диабетической ретинопатии. Однако, несмотря на эти многообещающие результаты, очень немногие системы ИИ были развернуты в реальных клинических условиях. Это связано с такими проблемами, как предвзятость данных и конфиденциальность. 

Для решения этих проблем необходимы новые правила и положения по использованию ИИ в оптике. В таких странах, как США, правительства штатов уже начинают регулировать ИИ в здравоохранении, чтобы предотвратить дискриминацию и защитить конфиденциальность пациентов. Вполне вероятно, что мы начнем видеть персонализированную коррекцию зрения, когда ИИ будет создавать индивидуальные решения для каждого пациента. Это приведет к созданию очков и методов лечения, которые лучше соответствуют потребностям каждого человека.

Еще одна область оптики, которая может стать популярной в будущем благодаря ИИ, — это телеофтальмология. Телеофтальмология — это использование телемедицины для предоставления услуг по уходу за глазами на расстоянии. Представьте себе, что вы делаете снимок своего глаза, и модель ИИ анализирует его, чтобы сообщить вам о состоянии здоровья ваших глаз. ИИ может доставить услуги по уходу за глазами прямо к порогу дома и играть ключевую роль в предоставлении удаленной диагностики и вариантов лечения. Это особенно полезно для людей в отдаленных или недостаточно обслуживаемых районах и может помочь им получить своевременную и эффективную помощь.

‍

Перспективы развития ИИ и оптики

ИИ быстро меняет область оптики, от здравоохранения до производства. Он улучшает медицинскую диагностику, персонализирует лечение и оптимизирует производственные процессы. Хотя существуют такие проблемы, как соответствие нормативным требованиям и конфиденциальность данных, потенциальные выгоды огромны. ИИ готов изменить то, как мы видим мир и взаимодействуем с ним, благодаря достижениям в области оптики.

Давайте учиться и расти вместе! Изучите наш репозиторий GitHub, чтобы увидеть наш вклад в развитие ИИ. Посмотрите, как мы меняем такие отрасли, как самоуправляемые автомобили и сельское хозяйство с помощью ИИ. 🚀