Công nghệ đọc sách chỉ cần nhìn bìa

Cách đọc sách vô tiền khoáng hậu

Trong một nghiên cứu vừa công bố trên tạp chí Nature Communications, các nhà khoa học thuộc hai viện trên đã mô tả chi tiết hệ thống mẫu đã được thiết kế và thử nghiệm thành công.

Họ sử dụng công nghệ bức xạ terahertz để thu thập hình ảnh từ những cuốn sách đóng kín. Terahertz là một dạng bức xạ điện từ kết hợp giữa sóng cực ngắn và ánh sáng hồng ngoại, là công nghệ thường được dùng để kiểm tra an ninh, dựa trên nguyên lý là các hóa chất khác nhau sẽ hấp thụ tần số bức xạ terahertz ở mức độ khác nhau.

Hệ thống gồm một nguồn phát terahertz tiêu chuẩn sẽ phát bức xạ siêu ngắn đến cuốn sách. Tần số phản hồi sẽ được các cảm biến siêu nhạy thu nhận. Bằng cách đo thời gian bức xạ đi ra khỏi nguồn phát và thời gian trở lại bộ phận thu, hệ thống sẽ xác định được khoảng cách đến từng trang của cuốn sách, đồng nghĩa với việc xác định được các trang giấy.

Theo nhóm nghiên cứu, hiện công nghệ bức xạ terahertz có khả năng nhận biết khoảng trống giữa từng trang giấy với kích thước nhỏ nhất là 20micromet.

Vấn đề nan giải nhất là tình trạng nhiễu tín hiệu. Khi đọc xuyên nhiều trang giấy, tín hiệu đúng ở một trang sẽ bị chữ ở những trang trước làm nhiễu. Các nhà khoa học cần tìm ra cách lọc tín hiệu nhiễu và thu tín hiệu đúng.

Trong tình hình đó, thông tin về khoảng cách giữa các trang cho phép thuật toán thu thập các tín hiệu terahertz có thời gian tương tự nhau cho một trang giấy nhất định. Sau đó, hệ thống sẽ sử dụng các thuật toán để lọc ra tín hiệu nhiễu và thu thập tín hiệu đúng thông qua việc phân tích thành phần hóa học của bề mặt trang giấy.

Tại thời điểm này, thuật toán có thể xác định chính xác vị trí của 20 trang đầu và đọc được chữ trên 9 trang đầu tiên. Quá giới hạn này, năng lượng của tín hiệu phản xạ thu được rất thấp, khiến tín hiệu đúng gần như bị tín hiệu nhiễu che lấp hoàn toàn.

Trong dự án này, Viện Công nghệ Massachusetts phụ trách phát triển thuật toán cho phép lấy hình ảnh từ trang giấy (công nghệ terahertz). Viện Công nghệ Georgia phụ trách việc tạo thuật toán giúp “làm rõ” hình ảnh, nét chữ bị mờ hoặc bị biến dạng.

Nhờ các công nghệ và thuật toán trên, phương pháp này vượt kỹ thuật X-quang ở khả năng phân biệt rõ ràng giấy và mực và tốt hơn siêu âm ở chỗ hình ảnh mà nó thu nhận được có độ phân giải đủ cao.

Barmak Heshmat - một tác giả nghiên cứu - cho rằng hệ thống hình ảnh mà họ nghiên cứu ra “thực sự đáng sợ” vì có thể được sử dụng để qua mặt mã Captcha - vốn được nhiều trang web dùng để xác định người đăng nhập không phải là robot.

Do bức xạ terahertz là công nghệ còn mới mẻ, các nhà nghiên cứu đang nỗ lực tinh chỉnh hệ thống nhằm đọc xuyên qua cuốn sách nhiều nhất có thể bằng cách cải thiện sức mạnh của nguồn bức xạ và độ chính xác của cảm biến.

“Còn quá nhiều việc phải làm để thực sự nắm bắt công nghệ terahertz. Tuy nhiên, những gì nó mang lại thực sự rất mới mẻ và thú vị. Dự án này là một trong những công trình đầu tiên kết hợp terahertz với tiến bộ về xử lý hình ảnh bằng điện toán để thu được những hình ảnh không thể có bằng công nghệ quang học. Chúng ta sẽ có thể đọc sách mà chỉ cần nhìn bìa của nó” - GS Laura Waller, Đại học California (Mỹ) - nói

Công nghệ được các bảo tàng khao khát

Nhóm nghiên cứu nhận định, công nghệ phân tích hình ảnh bằng bức xạ terahertz hiện vẫn còn khá mới mẻ và sơ khai. Tuy nhiên, ngay cả như vậy, nó vẫn thể hiện tính ứng dụng rất cao. Nhóm đã sử dụng công nghệ này để đọc xuyên những bức thư cổ có tuổi đời hàng trăm năm mà không cần phải bóc phong bì.

Bảo tàng Metropolitan ở New York, Mỹ đã nhanh chóng thể hiện sự quan tâm đến công nghệ mới độc đáo này. Theo họ, sẽ rất hữu ích nếu áp dụng phương pháp bức xạ terahertz để nghiên cứu, kiểm tra và trích xuất thông tin từ những cuốn sách cổ. Những hiện vật này vốn chứa đựng nhiều thông tin quý giá nhưng lại rất dễ bị rách, hỏng chỉ với động tác mở sách thông thường.

“Bảo tàng Metropolitan rất quan tâm đến nghiên cứu của chúng tôi. Họ có rất nhiều cuốn sách cổ cần nghiên cứu, nhưng không thể chạm vào chúng nếu không muốn các hiện vật quý này bị hủy hoại” - ông Barmak Heshmat cho biết.

Trong tương lai, khi công nghệ terahertz được phát triển toàn diện, nó có thể khiến việc số hóa sách, báo hay bất kỳ ấn phẩm giấy nào trở nên dễ dàng với vài thao tác đơn giản.

Theo: khoahocphattrien.vn