Высокотехнологичное устройство может похвастаться площадью зрения и временем реакции, похожим на настоящий глаз человека.
Эксперты пока не могут восстановить человека бионическими частями тела, у них нет таких технологии. Но новый искусственный глаз приближает время к созданию настоящих киборгов.
Данное уникальное устройство, имитирующее структуру человеческого глаза, примерно так же чувствительно к свету, но имеет более быстрое время реакции, чем настоящее глазное яблоко. Возможно, он не будет обладать возможностями телескопического или ночного видения, которыми обладал Стив Остин в телевизионном шоу «Человек за шесть миллионов долларов», но этот электронный глаз имеет потенциал для более острого зрения, чем человеческие глаза, сообщают исследователи в научном журнале Nature.
«В будущем мы сможем использовать эту технологию для улучшения протезов зрения и гуманоидной робототехники», – говорит инженер и материаловед Чжийонг Фан из Гонконгского университета науки и технологии.
Человеческий глаз обязан своим широким полем зрения и зрением высокого разрешения куполообразной сетчатке – области в задней части глазного яблока, покрытой детектирующими свет клетками. Фан и его коллеги использовали изогнутую мембрану из оксида алюминия, усеянную наноразмерными датчиками, изготовленными из светочувствительного материала, называемого перовскитом, чтобы имитировать эту архитектуру в своих синтетических глазных яблоках. Провода, прикрепленные к искусственной сетчатке, посылают показания с этих датчиков на внешние схемы для обработки, так же как нервные волокна передают сигналы от реального глазного яблока в мозг.
Искусственное глазное яблоко регистрирует изменения в освещении быстрее, чем могут видеть человеческие глаза – в течение примерно 30-40 миллисекунд, а не 40-150 миллисекунд. Устройство может видеть тусклый свет, так же как и человеческий глаз. Поле зрения технологии составляет 100 градусов, оно не такое широкое, которые может воспринимать человеческий глаз (около 150 градусов), но оно лучше, чем вдимые ограничения обычных плоских датчиков изображения.
Теоретически, этот синтетический глаз может воспринимать гораздо более высокое разрешение, чем человеческий, потому что искусственная сетчатка содержит около 460 миллионов световых сенсоров на квадратный сантиметр. Настоящая сетчатка имеет около 10 миллионов светочувствительных клеток на квадратный сантиметр. Но при этом это потребует дополнительных показаний от каждого датчика. В текущей конфигурации, каждый провод, подключенный к синтетической сетчатке, имеет толщину около одного миллиметра, и соединяет сразу нескольких датчиков. Сотня таких проводов проходят через сетчатку, создавая изображения размером 100 пикселей.
Глаз шпион
Дизайн для нового искусственного глаза основан на структуре человеческого глаза. В задней части глазного яблока встроена синтетическая сетчатка с наноразмерными датчиками света. Эти датчики измеряют свет, который проходит через линзу в передней части глаза. Провода, прикрепленные к задней части сетчатки, передают сигналы от этих датчиков на внешние схемы для обработки, подобно тому, как нервные волокна соединяют глазное яблоко с мозгом.
Чтобы показать, что более тонкие провода могут быть подключены к искусственному глазному яблоку для более высокого разрешения, команда Фана использовала магнитное поле для прикрепления небольшого количества металлических игл, каждая толщиной от 20 до 100 микрометров, к наносенсорам на синтетической сетчатке одна за другой. «Это очень похоже на хирургическую операцию», – говорит Фан.
Нынешний метод создания отдельных сверхмалых пикселей исследователями нецелесообразен, говорит Хонгруи Цзян, инженер-электрик из Университета Висконсин-Мэдисон, чей комментарий к исследованию появляется в том же выпуске Nature. По его словам, инженерам понадобится гораздо более эффективный способ изготовления огромных массивов крошечных проводов на задней части искусственного глазного яблока, чтобы он был сверхчеловеческим.
По материалам