Combinando las mejores características de una langosta y un pez africano, los ingenieros de la Universidad de Wisconsin-Madison han creado un ojo artificial que puede ver en la oscuridad. Y sus falsos ojos sospechosos podrían ayudar a que los robots de búsqueda y rescate o los ámbitos quirúrgicos se atenúenlos alrededores parecen brillantes como el día.
Su enfoque inspirado biológicamente, publicado el 14 de marzo de 2016 en el Actas de la Academia Nacional de Ciencias , se distingue de otros métodos en su capacidad de mejorar la sensibilidad del sistema de imágenes a través de las lentes en lugar del componente del sensor.
Los fotógrafos aficionados que intentan capturar la luna con las cámaras de sus teléfonos celulares están familiarizados con las limitaciones de las imágenes con poca luz. El tiempo de exposición prolongado requerido para las tomas nocturnas provoca pequeños temblores para producir imágenes extremadamente borrosas. Sin embargo, las fotos borrosas no son simplementemolestia: los robots que difunden bombas, los cirujanos laparoscópicos y los telescopios que buscan planetas deben resolver todos los detalles a través de una oscuridad casi total.
"En estos días, confiamos cada vez más en la información visual. Cualquier tecnología que pueda mejorar o mejorar la toma de imágenes tiene un gran potencial", dice Hongrui Jiang, profesor de ingeniería eléctrica e informática y biomédica en UW-Madison y el autor correspondienteen el estudio
La mayoría de los intentos de mejorar la visión nocturna modifican las "retinas" de los ojos artificiales, como cambiar los materiales o la electrónica del sensor de una cámara digital, para que respondan con mayor fuerza a los paquetes de luz entrantes.
Sin embargo, en lugar de interferir con los esfuerzos para aumentar la sensibilidad en la parte posterior, el grupo de Jiang se propuso aumentar la intensidad de la luz entrante a través de la parte frontal, la óptica que enfoca la luz en el sensor. Encontraron inspiración para la estrategia de dosanimales acuáticos que desarrollaron diferentes estrategias para sobrevivir y ver en aguas turbias.
Los peces con elefantes se parecen a los imitadores de Cyrano de Bergerac que habitan en los ríos. Mirar entre sus prominentes trompas revela dos ojos sorprendentemente inusuales, con retinas compuestas de miles de pequeñas copas de cristal en lugar de las superficies lisas comunes a la mayoría de los animales. Estas naves en miniatura recogen e intensifican el rojoluz, que ayuda al pez a discernir a sus depredadores.
"Estábamos pensando: '¿Por qué no aplicamos esta idea? ¿Podemos mejorar la intensidad para concentrar la luz?'", Dice Jiang, cuya investigación es apoyada por los Institutos Nacionales de Salud y UW-Madison.
El grupo emuló las copas de cristal del pez mediante la ingeniería de miles de minúsculos espejos parabólicos, cada uno tan alto como un grano de polen. El equipo de Jiang luego formó matrices de las estructuras de recolección de luz a través de la superficie de una cúpula hemisférica uniforme.por los ojos compuestos de superposición de langostas, concentra la luz entrante en puntos individuales, aumentando aún más la intensidad.
"Mostramos una mejora cuádruple en la sensibilidad", dice Jiang. "Eso hace la diferencia entre una imagen totalmente oscura que no se puede ver y una imagen realmente significativa".
En este caso, los dispositivos captaron una imagen de la mascota del tejón Bucky de UW-Madison a través de lo que parecía una oscuridad completamente negra. El dispositivo podría incorporarse fácilmente en los sistemas existentes para visualizar una variedad de vistas con poca luz.
"Es independiente de la tecnología de imágenes", dice Jiang. "No estamos tratando de comprometernos entre diferentes factores. Cualquier tipo de cámara puede usar esto".
Aunque los ojos compuestos de superposición son exquisitamente sensibles, por lo general sufren de una visión menos nítida. El aumento de la intensidad cuesta claridad cuando mucha luz se comprime en píxeles individuales. Para recuperar la resolución perdida, el grupo de Jiang capturó numerosas imágenes en bruto y procesó el conjunto con unalgoritmo para producir imágenes nítidas y claras.
Los ingenieros en el laboratorio de Jiang, incluidos Hewei Liu, el erudito posdoctoral que fabricó las lentes, y Yinggang Huang, que procesó las imágenes de súper resolución, están trabajando para refinar el proceso de fabricación para aumentar aún más la sensibilidad de los dispositivos.Con una precisión perfecta, Jiang predice que los ojos artificiales podrían mejorar al menos en un orden de magnitud.
"Siempre ha sido muy difícil hacer ojos compuestos de superposición artificial porque la curvatura y la alineación deben ser absolutamente perfectas", dice Jiang. "Incluso la más mínima desalineación puede alterar todo el sistema"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Sam Million-Weaver. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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