Den sofistikerade tekniken som driver ansiktsigenkänning i många moderna smartphones en dag kan få en högteknologisk uppgradering som låter-och ser ut-överraskande lågteknologisk.

Detta fönster mot framtiden är ingen mindre än en glasbit. Ingenjörer från University of Wisconsin-Madison har tagit fram en metod för att skapa bitar av "smarta" glas som kan känna igen bilder utan att behöva några sensorer eller kretsar eller strömkällor.

"Vi använder optik för att kondensera den normala installationen av kameror, sensorer och djupa neurala nätverk i ett enda tunt glas, "säger UW-Madison professor i el- och datateknik Zongfu Yu.

Yu och kollegor publicerade detaljer om sin proof-of-concept-forskning idag i tidskriften Fotonikforskning .

Att bädda in artificiell intelligens i inerta objekt är ett koncept som, vid första ögonkastet, verkar som något ur science fiction. Dock, Det är ett framsteg som kan öppna nya gränser för lågeffektelektronik.

Nu, artificiell intelligens tappar stora beräkningsresurser (och batteritid) varje gång du tittar på telefonen för att låsa upp den med ansikts -ID. I framtiden, ett glas kan känna igen ditt ansikte utan att använda någon kraft alls.

"Detta är helt annorlunda än den typiska vägen till maskinsyn, "säger Yu.

Han ser för sig glasbitar som ser ut som genomskinliga rutor. Små strategiskt placerade bubblor och föroreningar inbäddade i glaset skulle böja ljus på specifika sätt för att skilja mellan olika bilder. Det är den artificiella intelligensen i aktion.

För deras bevis på koncept, ingenjörerna utarbetade en metod för att göra glasbitar som identifierade handskrivna nummer. Ljus som kommer från en bild av ett tal kommer in i glasets ena ände, och fokuserar sedan på en av nio specifika platser på andra sidan, var och en motsvarar individuella siffror.

Glaset var tillräckligt dynamiskt för att upptäcka, i realtid, när en handskriven 3 ändrades till en 8:a.

"Det faktum att vi kunde få detta komplexa beteende med en så enkel struktur var verkligen något, "säger Erfan Khoram, en doktorand i Yus laboratorium.

Att designa glaset för att känna igen tal liknade en maskininlärningsprocess, förutom att ingenjörerna "utbildade" ett analogt material istället för digitala koder. Specifikt, ingenjörerna placerade luftbubblor av olika storlekar och former samt små bitar av ljusabsorberande material som grafen på specifika platser inuti glaset.

"Vi är vana vid digital datorer, men detta har vidgat vår syn, "säger Yu." Ljusutbredningens vågdynamik ger ett nytt sätt att utföra analog artificiell neural beräkning "

En sådan fördel är att beräkningen är helt passiv och inneboende för materialet, vilket innebär att en bild av bildigenkänningsglas kan användas hundratusentals gånger.

"Vi kan eventuellt använda glaset som ett biometriskt lås, inställd för att bara känna igen en persons ansikte "säger Yu." När den väl byggts, det skulle vara evigt utan att behöva ström eller internet, vilket betyder att det kan hålla något säkert för dig även efter tusentals år. "

Dessutom, det fungerar bokstavligen med ljusets hastighet, eftersom glaset skiljer mellan olika bilder genom att förvränga ljusvågor.

Även om den inledande utbildningsprocessen kan vara tidskrävande och beräkningskrävande, själva glaset är enkelt och billigt att tillverka.

I framtiden, forskarna planerar att avgöra om deras tillvägagångssätt fungerar för mer komplexa uppgifter, som ansiktsigenkänning.

"Den här teknikens sanna kraft ligger i dess förmåga att hantera mycket mer komplexa klassificeringsuppgifter direkt utan någon energiförbrukning, "säger Ming Yuan, en samarbetspartner om forskningen och professor i statistik vid Columbia University. "Dessa uppgifter är nyckeln till att skapa artificiell intelligens:att lära förarlösa bilar att känna igen en trafiksignal, för att möjliggöra röststyrning i konsumentenheter, bland många andra exempel. "

Till skillnad från människors syn, som är häpnadsväckande allmän i sina möjligheter att urskilja ett otal antal olika objekt, det smarta glaset kan utmärka sig i specifika applikationer - till exempel ett stycke för nummerigenkänning, en annan bit för att identifiera bokstäver, en annan för ansikten, och så vidare.

"Vi tänker alltid på hur vi ger vision för maskiner i framtiden, och föreställer sig applikationsspecifik, uppdragsdriven teknik. "säger Yu." Detta förändrar nästan allt om hur vi utformar maskinsyn. "