211service.com
Kāpēc kompresīvā uztveršana mainīs pasauli
Ja neesat saskāries ar kompresijas sensoru, drīz to darīsit. Tas ir veids, kā iztvert un rekonstruēt analogo signālu ar ātrumu, kas ir daudz mazāks nekā standarta informācijas teorija varētu uzskatīt par iespējamu.
Ja jums ir interese, Olga Holca no Kalifornijas Universitātes Bērklijā ir sagatavojusi parocīgu primer, lai jūs varētu pārsteigt savus draugus ar savām izcilajām zināšanām, kad viņi beidzot ar to paklups.
Holcs norāda, ka parasto robežu nosaka Šenona-Nikvista-Vitekera izlases teorija, kas apgalvo, ka perfekta rekonstrukcija ir iespējama tikai tad, ja paraugu ņemšanas frekvence ir divreiz lielāka par pētāmā signāla maksimālo frekvenci.
Uz šīs idejas ir balstītas visas elektronikas inženierijas un informācijas teorijas jomas; nevajadzīgi, kā tagad izrādās.
Kompresīvā sensora pamatā ir fakts, ka lielākajai daļai analogo signālu ir sava veida struktūra, ko var izmantot, lai tos rekonstruētu. Ziniet šo struktūru, un signālu var rekonstruēt, izmantojot paraugu ņemšanas ātrumu, kas ir ievērojami zemāks par Nyquist ātrumu.
Grūtības ir struktūras noteikšanā, kas ir NP sarežģīta problēma, kuru parasti nevar atrisināt saprātīgā laika posmā. Bet izrādās, ka ar nelielu matemātisku viltību pat tas nav nepieciešams, un signālu patiešām var veiksmīgi rekonstruēt, izmantojot daļu no Nyquist paraugu ņemšanas ātruma.
Tam būs liela ietekme uz visu veidu mērījumiem. Holcs sniedz piemēru par kameru, ko izstrādājusi Ričards Baraniuks un Kevins Kellijs Raisa universitātē kas rada attēlu, kas līdzvērtīgs 5 megapikseļu attēlam, kas saspiests, izmantojot standarta jpeg algoritmu, līdz aptuveni 50 000 pikseļiem.
Baraniuk/Kelly kamera ieraksta 200 000 pikseļu, bet dara to ar vienu atsevišķu pikseļu, kas tiek izmantots atkal un atkal.
Viltība ir tajā, kā kamera apstrādā attēlu pirms tā ierakstīšanas: attēls tiek atspoguļots nejauši izvēlētā mikrospoguļu masīvā, pirms tiek fokusēts uz vienu pikseļu. Masīvs tiek atkārtoti nejaušināts, un ieraksts tiek atkārtots 200 000 reižu, lai izveidotu attēlu.
Rezultāts ir 25 reizes mazāks datu apjoms, kas jāsavāc kamerai, salīdzinot ar 5 megapikseļu attēlu.
Tam var nebūt liela nozīme jūsu brīvdienu mirkļos. Bet, ja esat astronoms, medicīniskās attēlveidošanas speciālists, komunikāciju inženieris (vai gandrīz jebkurš, kas veic jebkāda veida mērījumus), tam vajadzētu likt jums iedegties acīs.
Atsauce: arxiv.org/abs/0812.3137 : Saspiešanas sensors: Paradigmas maiņa signālu apstrādē
(Starp citu, šī ideja izskaidro parādību, kas jau kādu laiku ir mulsinājusi fiziķus: ziņkārīgo spoku attēlu radīšanu ko fiziķi uzskatīja par sapīšanās rezultātu. Pagājušajā gadā mēs apspriedām dažus darbus, kas parāda, ka sapīšanās nevar būt saistīta, bet radīja diezgan pamatotu jautājumu par to, kas uz Zemes ir vainīgs. Faktiski visu lietu var izskaidrot ar kompresijas sensoru, kā toreiz komentāros norādīja Vims un Igors Kerons.)