Olomoučtí optici dešifrují informace ze světla pomocí neuronových sítí

Grafika: Monika Tomanová
Wednesday 10 December 2025, 15:00 – Text: Šárka Chovancová

Vědci z katedry optiky přírodovědecké fakulty vyvinuli miniaturní optický senzor, který s pomocí umělé inteligence dokáže přesně měřit polarizaci světla i v případě, že pracuje pouze s jednotlivými částicemi světla – fotony. Unikátní senzor díky tomu získá detailní informace o světle v prostředích, kam se běžné přístroje nevejdou, například v mikroskopii, biomedicíně nebo při zkoumání nových materiálů. Výsledky práce olomouckých vědců zveřejnil prestižní časopis Laser & Photonics Reviews.

Světlo nenese jen informaci o barvě či jasu. Důležitá je i jeho polarizace, tedy směr, ve kterém světelné vlny kmitají. Polarizace totiž dokáže odhalit jemné změny v biologických tkáních nebo v materiálech. V malém prostoru nebo v komplikovaných podmínkách ale bývá technicky velmi obtížné polarizaci přesně změřit.

Interference ve vlákně a neuronová síť jako tlumočník

Odborníci z Laboratoře kvantové optiky (QOLO) tuto překážku překonali díky velmi krátkému speciálně zvolenému optickému vláknu, ve kterém vznikají charakteristické interferenční vzory nesoucí informaci o tom, jak je světlo polarizované. Aby bylo možné složitá data převést do srozumitelné podoby, vědci do jejich interpretace zapojili umělou neuronovou síť, která vzory „přeloží“ a okamžitě určí, jak je světlo uspořádáno. Systém tak dokáže v reálném čase určit úplný stav polarizace s chybou menší než jedno procento.

„Senzor lze využít například při endoskopických vyšetřeních, monitorování materiálového pnutí nebo v kvantových měřeních, kde je klíčová práce s jednotlivými fotony." Martin Bielak

„Díky kompaktnímu provedení bez pohyblivých částí a své vysoké rychlosti dokáže senzor zpracovat tisíce měření za sekundu, přičemž zůstává mimořádně stabilní. Během testů si zachoval přesnost i po více než měsíci bez jakékoli rekalibrace," vysvětlil Martin Bielak z katedry optiky, podle kterého se jedná o atraktivní nástroj nejen pro laboratorní výzkum. „Lze ho využít například při endoskopických vyšetřeních, monitorování materiálového pnutí nebo v kvantových měřeních, kde je klíčová práce s jednotlivými fotony,“ podotkl.

Neuronová síť rozluští řeč světla

Srdcem celého systému je neuronová síť, která funguje jako tlumočník mezi měřicím systémem a pozorovatelem. „Rozluští složité interferenční vzory a převede je na jasnou informaci o polarizaci, a to s přesností, kterou standardní výpočetní metody ze stejných dat nedokážou nabídnout,“ řekl Dominik Vašinka z katedry optiky.

Výzkum podle Miroslava Ježka z katedry optiky přináší zcela nový přístup k měření polarizace světla v extrémních podmínkách. „Je to výsledek několikaleté práce a široké spolupráce podpořené Grantovou agenturou ČR, Interní grantovou agenturou UP, katedrou optiky Přírodovědecké fakulty UP a Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy ČR v rámci programu OP JAK ITI Optické technologie,“ dodal vědec.

Back

Privacy settings

We use cookies and any other network identifiers on our website that may contain personal data (e.g. about how you browse our website). We and some of the service providers we use have access to or store this data on your device. This data helps us to operate and improve our services. For some purposes, your consent is required to process data collected in this way. You can change or revoke your consent at any time (see the link at the bottom the page).

(Essential cookies enable basic functions and are necessary for the website to function properly.)
(Statistics cookies collect information anonymously. This information helps us to understand how our visitors use our website.)
(They are designed for promotional purposes, measuring the success of promotional campaigns, etc.)