شرکت ژیکان با بهرهگیری از توان یادگیری عمیق و بینایی ماشین، نسل تازهای از زاویهسنجهای تماس را معرفی کرده است که با حذف کامل خطای انسانی و تسریع فرایند اندازهگیری، نقطۀ عطفی در مشخصهیابی سطوح به شمار میآید. ماژول هوشمصنوعی ژیکان، که برای نخستینبار در نمایشگاه بینالمللی فناوری نانو ایران ۱۴۰۴ رونمایی میشود، قادر است زاویۀ تماس قطرات را با دقتی فراتر از انسان و در زمانی کمتر از چند میلیثانیه اندازهگیری کند. این فناوری با تشخیص خودکار خط مبنا و نقاط تماس سهفازی، نهتنها سوگیری اپراتور را از میان برداشته، بلکه بازتولیدپذیری دادهها را در سطح صنعتی و پژوهشی تضمین کرده است. بهکارگیری این سامانه در کنار دستگاههای CAG100 و دیگر تجهیزات مشابه، افق تازهای از اندازهگیری سریع، دقیق و کاملاً عینی را در تحلیل ترشوندگی و انرژی آزاد سطحی پیش روی صنایع و آزمایشگاهها قرار میدهد.
هوش مصنوعی به خدمت علم سطح آمد؛ رونمایی از زاویهسنج هوشمند در نمایشگاه نانو
پایان عصر خطای انسانی در اندازهگیری زاویۀ تماس
در جهان علم سطح و مهندسی مواد، زاویۀ تماس قطره بر سطح یکی از کلیدیترین شاخصها برای سنجش خاصیت ترشوندگی، انرژی آزاد سطحی و رفتارهای بینفازی است. دقت در این اندازهگیریها نهتنها پایهگذار پژوهشهای علمی معتبر است، بلکه در صنایع رنگ، پوشش، چسب، داروسازی و فناورینانو نقشی تعیینکننده دارد. اما در طول دههها، این اندازهگیری حیاتی با یک چالش بنیادین روبهرو بوده است: وابستگی نتایج به قضاوت و دقت چشمی پژوهشگر.
هر بار که اپراتور تلاش میکند خط تماس میان قطره، سطح و هوا را در تصویر تشخیص دهد، با پرسشهایی روبهرو میشود: آیا خط مبنا در همینجاست یا چند پیکسل پایینتر؟ آیا بازتاب نور در لبه قطره بخشی از مرز واقعی است یا خیر؟ چنین تردیدهایی، گرچه در ظاهر کوچکاند، اما در عمل میتوانند تفاوتهای قابلتوجهی در نتایج ایجاد کنند.
در واقع، دو پژوهشگر ممکن است از یک تصویر واحد دو زاویۀ متفاوت استخراج کنند، و همین ناهمخوانیهای جزئی میتواند دقت محاسبات پیشرفتهتر ــ مانند تحلیل انرژی آزاد سطحی (SFE) یا رفتار ترشوندگی پویا ــ را بهطور جدی تحت تأثیر قرار دهد. افزون بر این، تنظیم دستی خط تماس برای دهها یا صدها تصویر از قطرات، کاری زمانبر و خستهکننده است که بهرهوری آزمایشگاهی را کاهش میدهد.
در نتیجه، کنترل کیفی در کارخانهها و آزمایشگاههای صنعتی نیز ناگزیر از اتکا به تحلیلهای انسانی بوده است؛ فرایندی که هم کند است و هم مستعد خطا.
پژوهشگران و مهندسان شرکت ژیکان با درک این مسئله اساسی، گامی جسورانه برداشتهاند تا مرز میان انسان و ماشین را در تحلیل ترشوندگی جابهجا کنند. آنان در تازهترین نوآوری خود، ماژول هوشمصنوعی ژیکان را معرفی کردهاند؛ سامانهای که با ترکیب بینایی ماشین (Machine Vision) و یادگیری عمیق (Deep Learning)، قادر است زاویۀ تماس را با دقتی فراتر از توان انسانی شناسایی و محاسبه کند.
این ماژول پیشرفته در بطن نرمافزار تحلیلی ژیکانAssistant تعبیه شده و بر پایه مجموعهدادهای عظیم از هزاران تصویر قطره با شکلها، اندازهها و شرایط نوری گوناگون آموزش دیده است. نتیجه آن، مدلی است که دیگر صرفاً “تخمین” نمیزند، بلکه بهصورت شناختی (Cognitive) موقعیت دقیق خط تماس را تشخیص میدهد.
سادگی عملکرد؛ پیچیدگی درونساختار
کاربر نهایی برای بهرهگیری از این فناوری، تنها سه گام ساده را طی میکند:
قطرهای از مایع را روی سطح مورد نظر قرار داده و تصویری واضح و باکیفیت از آن میگیرد.
تصویر در نرمافزار بارگذاری میشود و هوشمصنوعی بهطور خودکار خط مبنا و نقاط تماس سهفازی را تشخیص میدهد.
نرمافزار، زاویۀ تماس را در لحظه محاسبه و نمایش میدهد.
همهچیز در چند ثانیه انجام میشود؛ بدون هیچ کلیک اضافی، بدون حدسزدن، و بدون خطای چشمی.
این سامانه بهصورت کاملاً خودکار، از تصاویر گرفتهشده از قطرات روی سطوح مختلف ــ از فلزات صیقلی گرفته تا پلیمرهای مات ــ اطلاعات هندسی استخراج میکند و نتایجی کاملاً بیطرفانه ارائه میدهد.
هوش مصنوعی در خدمت دقت، سرعت و بازتولیدپذیری
افزودن این ماژول هوشمند به فرایند اندازهگیری، سه تحول بنیادین در علم مشخصهیابی سطح ایجاد کرده است:
۱. حذف کامل سوگیری انسانی
هر پژوهشگر، با هر میزان تجربه، اکنون به نتایجی یکسان و قابلمقایسه دست مییابد. این امر بازتولیدپذیری دادهها را تضمین کرده و معیارهای علمی را بهویژه در مقالات بینالمللی ارتقا میدهد.
۲. افزایش چشمگیر سرعت اندازهگیری
تنظیم دستی خط تماس که پیشتر چند دقیقه زمان میبرد، اکنون در چند میلیثانیه انجام میشود. این ویژگی، آزمایشهای پرشمار را بهشدت تسهیل کرده و راه را برای اندازهگیریهای در زمان واقعی (Real-time) و مطالعات پویا هموار میسازد.
۳. پایداری و دقت بالا در شرایط دشوار
ماژول هوشمصنوعی ژیکان حتی در شرایطی که سطح بازتابنده، ناهموار یا دارای کنتراست نوری پایین است، عملکردی دقیق و پایدار دارد. شکلهای نامنظم قطرات یا سایههای محیطی نیز مانع از تشخیص درست خط تماس نمیشوند.
گامی بهسوی اتوماسیون کامل در علم سطح
این ماژول نهتنها برای دستگاههای ژیکان CAG100 طراحی شده، بلکه قابلیت ارتقا و اتصال به بسیاری از سامانههای موجود در آزمایشگاهها و خطوط تولید را دارد. به این ترتیب، کاربران قدیمی نیز میتوانند بدون نیاز به تعویض تجهیزات، از دقت و سرعت هوش مصنوعی بهرهمند شوند.
بهکارگیری چنین سامانهای در صنایع پوشش، الکترونیک، داروسازی و نانوکامپوزیتها میتواند نتایج آزمایشگاهی را با استانداردهای تولید صنعتی همراستا کند. در کنترل کیفی سطوح نیز، این ماژول امکان مقایسه سریع و دقیق بین دستههای مختلف محصولات را فراهم میسازد.
گروه ژیکان این فناوری را نه صرفاً یک ابزار آزمایشگاهی، بلکه گامی بهسوی اتوماسیون علمی میداند؛ جایی که مشاهدۀ انسانی جای خود را به تحلیل دادهمحور و الگوریتمی میدهد.
از مشاهده تا بینش؛ از حدس تا یقین
جذابیت این فناوری در آن است که “مشاهده” دیگر به معنای نگاه کردن نیست، بلکه به معنای “درک هوشمندانه تصویر” است. هوش مصنوعی بهجای آنکه صرفاً تصویر را ببیند، آن را میفهمد؛ نقاط تماس سهفازی را شناسایی کرده و بر اساس هندسۀ واقعی قطره محاسبه انجام میدهد.
بدین ترتیب، پژوهشگر بهجای درگیری با تنظیمات بصری، میتواند وقت خود را صرف تحلیل نتایج و درک رفتار سطح کند. بهعبارت دیگر، مشاهده جای خود را به بینش دادهمحور میدهد؛ و این همان جهشی است که علم مشخصهیابی سطوح سالها در انتظارش بود.
رونمایی رسمی در نمایشگاه فناوری نانو
گروه ژیکان اعلام کرده است که این دستاورد نوآورانه در شانزدهمین نمایشگاه بینالمللی فناوری نانو ایران بهطور رسمی معرفی خواهد شد. در این رویداد، بازدیدکنندگان میتوانند از نزدیک شاهد نمایش زنده عملکرد ماژول هوشمصنوعی باشند، با اعضای تیم توسعه گفتوگو کنند و با روند آموزش و پردازش دادهها در این سامانه آشنا شوند.
به گفته برگزارکنندگان، غرفۀ ژیکان یکی از نقاط برجستۀ این نمایشگاه خواهد بود؛ جایی که تلفیق علم نانو و هوش مصنوعی به شکلی ملموس به نمایش درمیآید. این رونمایی نمادی از آن است که فناوریهای نوین یادگیری ماشین میتوانند نهتنها در علوم داده، بلکه در علوم تجربی و فیزیکی نیز تحولی واقعی ایجاد کنند.
چشمانداز آینده
بهکارگیری هوش مصنوعی در دستگاههای زاویهسنج، تنها آغاز راه است. گروه ژیکان اعلام کرده قصد دارد قابلیتهای این سامانه را به تحلیلهای گستردهتر، از جمله محاسبۀ انرژی آزاد سطحی، پیشبینی رفتار ترشوندگی دینامیکی و پایش فرایندهای پوششدهی در زمان واقعی گسترش دهد.
به این ترتیب، مسیر تازهای برای یکپارچهسازی هوش مصنوعی با علوم بینسطحی گشوده میشود؛ مسیری که میتواند به توسعه نسل جدیدی از ابزارهای پژوهشی و صنعتی بینجامد ـ ابزارهایی که همانند دستیاران هوشمند، دقت، سرعت و تحلیل را به سطحی بیسابقه ارتقا میدهند.
ماژول هوشمصنوعی ژیکان را میتوان نمونهای روشن از پیوند میان مهندسی، داده و علم سطح دانست؛ فناوریای که وعده میدهد خطای انسانی را از علم اندازهگیری حذف کند و مسیر پژوهشهای دقیقتر را هموار سازد.
