Как ИИ сортирует алмазы

Машинный «глаз» лучше видит, а искусственный интеллект тоньше разбирается в оттенках

Исследователи НГТУ НЭТИ работают над созданием инновационного стенда для автоматизированной сортировки алмазов, основанного на новейших технологиях машинного обучения.

Почему это важно? Дело в том, что свойства алмаза могут значительно варьироваться в зависимости от его цвета, что связано с присутствием различных примесей и дефектов в кристаллической решетке. В частности, от наличия примесей зависят оптические свойства минерала, то есть его способность отражать и поглощать свет.

На кафедре оптических информационных технологий физического факультета университета разработали уникальную систему классификации природных алмазов по оттенкам цвета, способную заменить ручную сортировку и существующие методы автоматизации процесса. Новая система включает три подсистемы: техническое зрение, подачу камней и распределение их по категориям качества.

Исследования ведутся с использованием компактного многоканального спектрометра «Колибри-2». Это устройство было создано учеными Института автоматики и электрометрии СО РАН совместно с компанией «ВМК-Оптоэлектроника» и передано университетской кафедре оптических информационных технологий. Спектрометр обес­печивает высокую точность измерений и позволяет получать качественные спектры с минимальным фоновым излучением в широком диапазоне длин волн. Он используется для анализа спектра пропускания материалов, включая твердые тела, жидкости и газы, что помогает установить точные границы цветовых характеристик исследуемых алмазов.

Фото предоставлено пресс-службой НГТУ НЭТИ

— Ключевую роль в разработке играет искусственный интеллект: он будет анализировать данные от системы технического зрения, — рассказывает завкафедрой ОИТ НГТУ НЭТИ кандидат технических наук Марина Завьялова. — ИИ будет обучаться на больших объемах информации о цветах, что позволит ему улучшать точность сортировки и адаптироваться к новым условиям. При этом технический принцип работы стенда для сортировки заключается в том, что алмазы будут проходить через систему технического зрения на основе камеры, которая зафиксирует их цвет, а затем сравнит эти данные с заданными параметрами для определения категории цвета. После анализа алмазы будут автоматически распределяться по соответствующим контейнерам.

По словам Марины Завьяловой, уникальность разработки заключается в гиперспектральной съемке в широком спектральном диапазоне. Кроме того, новый метод сортировки подразумевает продвинутые алгоритмы машинного обу­чения, которые способны анализировать даже минимальные различия в оттенках. Это позволит более точно классифицировать алмазы по десяти категориям цвета, учитывая его малые вариации, которые сложно «поймать» при ручной сортировке.

— Наш стенд позволит сортировать алмазы по десяти категориям цветности со скоростью пять штук в секунду и точностью сортировки до 98 процентов, что значительно упростит работу алмазодобывающих компаний, — подчеркивает заведующая кафедрой. — Более того, разработка позволит проводить сортировку не только природных алмазов, но и других объектов и материалов во многих отраслях, улучшая эффективность процессов и качество продукции. Думаю, что мы сможем протестировать наш стенд уже через несколько месяцев, как только настройка оборудования будет полностью завершена.