باحثون يطورون عين مركبة مستوحاة من الحشرات

قام باحثون من جامعة تيانجين في الصين بتطوير عين مركبة حيوية جديدة. وستستخدم هذه العين ل帮助 العلماء على فهم كيفية استخدام الحشرات لعيونها المركبة لاكتشاف الأجسام والمسارات بسرعة فائقة. كما يبحث الباحثون في كيفية استخدامها مع كاميرا لإنشاء أنظمة موقع ثلاثية الأبعاد للrobots والسيارات ذاتية القيادة والمركبات الجوية غير المأهولة.

تم الإبلاغ عن العين المركبة الجديدة في مجلة الجمعية البصرية (OSA) Optics Letters. هذه العين تشبه الحشرات وتعمل مثلها. تتكون عيون الحشرات المركبة من مئات أو آلاف الوحدات المتكررة، أو الوحدات المتكررة. كل واحدة منهم تعمل كمستقبل بصر منفصل.

تحدث لي سونغ، عضو في فريق البحث، عن المشروع الجديد.

“التقليد الشديد لنظام الرؤية للحشرات قد أدي إلى اعتقادنا بأنها قد تكتشف مسار الجسم بناءً على شدة الضوء القادم من الجسم بدلاً من استخدام صور دقيقة مثل الرؤية البشرية،” قال لي سونغ. “تتطلب هذه الطريقة لكشف الحركة معلومات أقل، مما يسمح للحشرة بالتفاعل بسرعة مع التهديد.”

قام الباحثون بإنشاء 169 عدسة صغيرة على سطح العين المركبة من خلال طريقة تسمى تحويل الماس المفرد. كان للعدسة الصغيرة نصف قطر يبلغ حوالي 1 ملم، مما أدى إلى إنشاء مكون يبلغ حوالي 20 ملم. كان قادراً على كشف الأجسام من مجال رؤية يبلغ 90 درجة.

أحد المشاكل التي يواجهها الباحثون عند إنشاء عين مركبة هو أن كاشفات الصورة تظل مسطحة بينما سطح العين المركبة منحني. لقد تجاوزوا هذه المشكلة بوضع دليل ضوء بين العدسة المنحنية وكاشف الصورة. من خلال القيام بذلك، تمكن الفريق من تمكين المكون من استقبال الضوء بزوايا مختلفة بشكل موحد.

“قدرة استقبال الضوء الموحد لهذه العين المركبة الحيوية هي أكثر تشابها مع العيون المركبة البيولوجية وتقلد الآلية البيولوجية بشكل أفضل من المحاولات السابقة لتحديد العين المركبة،” قال سونغ.

عندما يتعلق الأمر بقياس المسار ثلاثي الأبعاد، وضعت الباحثون شبكات على كل عين من عيون العين المركبة لمساعدتهم على كشف الموقع. ثم وضعت مصادر ضوئية LED على مسافات واتجاهات مختلفة. استخدمت العين المركبة خوارزمية لحساب الموقع ثلاثي الأبعاد للمصادر الضوئية باستخدام الموقع وشدته.

كانت العين المركبة قادرة على كشف الموقع ثلاثي الأبعاد للجسم بسرعة فائقة. كان هناك مشكلة واحدة وهي أن دقة الموقع تقل عندما تكون مصادر الضوء بعيدة. قد يكون هذا هو السبب في أن معظم الحشرات قصيرة النظر.

“سمح لنا هذا التصميم بأن نثبت أن العين المركبة يمكنها تحديد موقع الجسم بناءً على سطوعه بدلاً من عملية صورة معقدة،” قال سونغ. “تتوافق هذه الآلية الحساسة جداً مع قدرة معالجة الدماغ للحشرات بشكل جيد وتساعدهم على تجنب المفترسين.”

يعتقد الباحثون أن هذه العين المركبة الجديدة يمكن أن تستخدم لأنها يمكنها كشف موقع الجسم ثلاثي الأبعاد. يمكن أن تستخدم هذه التكنولوجيا الجديدة لمساعدة العلماء على فهم الحشرات بشكل أفضل.

الخطوة التالية للعلماء هي وضع خوارزمية الموقع في منصات مختلفة، مثل الدوائر المتكاملة، بحيث يمكن استخدام النظام في أجهزة أخرى. كما يريدون أن يكونوا قادرين على إنتاج العيون المركبة بكميات كبيرة لتقليل التكلفة.