Japanilaiset tietotekniikkatutkijat ovat onnistuneet kehittämään erikoiskäyttöön tarkoitetun tietokoneen, joka voi tuottaa laadukasta kolmiulotteista (3D) holografiaa videona. Chiban yliopiston professori Tomoyoshi Ito on tehostanut holografisten projektioiden nopeutta kehittämällä uutta laitteistotekniikkaa.
Kun digitalisoidaan analogisia holografiatekniikoita ja kehitetään elektroniholografian tekniikoita, joiden avulla voidaan projektoida kolmiulotteisia holografiakuvia videona, tarvitaan laskentatehoa yli 10 kuvakehykselle sekunnissa ja miljardille pikselille kehystä kohden. Siksi laitteiston kehittäminen sekä vastaava ohjelmistokehitys edustavat alan tutkijoiden suurimpia haasteita.
Myös 3D-objektin tekemiseksi kaksiulotteisesta datasta on otettava huomioon sellaisia tekijöitä kuten stereokuvien välinen etäisyys (binokulaarinen parallaksi), liikeparallaksi, lähentymiskulma, tarkennuksen säätö ja ihmisen kokemukseen perustuvat arviot.
Tällä hetkellä yleiset 3D-televisiot käyttävät binokulaarista parallaksia stereoskopiaan, mutta se saattaa olla vahingollista esimerkiksi pienille lapsille. Siksi monet tutkijat ovat tutkineet videoholografiaa, minkä avulla myös lapset voisivat nauttia 3D-televisiosta turvallisesti.
Tomoyoshi Ito on tutkinut ja kehitellyt erityistä HORN-holografialaskentakonetta. HORN-8 toteutti laskentaa amplitudityyppisesti ja se tunnustettiin maailman nopeimmaksi holografiseksi tietokoneeksi Nature Electronics -julkaisussa keväällä 2018.
Äskettäin kehitetyn vaihetyyppisen HORN-8:n kanssa toteutettiin laskentamenetelmä valon vaiheen säätämiseksi ja tutkijat onnistuivat projektoimaan holografiatietoja 3D-videoiksi laadukkailla kuvilla.
HORN-8:ssa on kahdeksan FPGA-piiriä (Field Programmable Gate Array) yhdellä piirilevyllä. Niiden kytkennät mahdollistavat prosessinopeuden pullonkaulan ongelman välttämisen laskentamenetelmällä, jolla piirejä estetään kommunikoimasta keskenään. Tällä lähestymistavalla HORN-8 kasvattaa laskentanopeutta suorassa suhteessa FPGA-piirien lukumäärään.
Yksi piirikortti saavuttaa 4 480 hologrammin laskentapiirin rinnakkaisen toiminnan ja kahdeksan kortin yhdistelmällä rinnakkaisten laskelmien määrää nousee 35 840:een. Käyttämällä 7 877 pistettä sisältävää 3D-kuvaa, tutkijat osoittivat, että 108 pikselin hologrammeja voidaan päivittää videonopeudella, mikä mahdollistaa 3D-elokuvien projisoinnin.
Järjestelmä toimii 0,25 gigahertsin nopeudella, mikä vastaa 0,5 petaflopsin (1015 liukulukuoperaatiota sekunnissa) suorituskykyä.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 11.12.2018
okia jatkaa edelleen patentoijana omassa luokassaan Suomessa. Yhtiö jätti Euroopan patenttivirasto EPOon kaikkiaan 1033 hakemusta. Suomalaisyritysten jättämien patenttihakemusten kokonaismäärä kasvoi 1,5 prosenttia ja samalla uuteen ennätykseensä.
Edistyneet kuljettajaa avustavat järjestelmät (ADAS) ja autonominen ajo voivat onnistua, kun ajoneuvoa ympäröivä ympäristö tunnistetaan tehokkaasti autonomisen navigoinnin mahdollistaviin algoritmeihin. Tässä käytetään useita anturimenetelmiä, joiden tiedot yhdistetään yhteen täydentämään toisiaan ja tarjoamaan redundanssia. Näin jokainen tekniikka voi hyödyntää omia vahvuuksiaan ja tarjota paremman yhdistetyn ratkaisun.
