الباحثون يبتكرون عين مركبة تعتمد على الحشرات

طور باحثون من جامعة تيانجين في الصين عينًا مركبة مستوحاة بيولوجيًا تم إنشاؤها حديثًا. سيتم استخدامه لمساعدة العلماء على اكتساب فهم أفضل لكيفية استخدام الحشرات لأعينها المركبة لاستشعار الأشياء والمسارات بسرعة كبيرة. يبحث الباحثون أيضًا في كيفية استخدامه مع الكاميرا لإنشاء أنظمة مواقع ثلاثية الأبعاد للروبوتات والسيارات ذاتية القيادة والمركبات الجوية غير المأهولة. 

تم الإبلاغ عن العين المركبة الجديدة المستوحاة من الأحياء في مجلة الجمعية البصرية (OSA) رسائل البصريات. كلاهما يشبه الحشرة ويعمل مثل واحد. تتكون عيون الحشرات المركبة من مئات إلى آلاف من الأوماتيديا ، أو وحدات متكررة. كل واحد منهم يعمل كمستقبل بصري منفصل. 

تحدث لو سونج ، عضو فريق البحث ، عن المشروع الجديد. 

قال لي سونغ: "لقد قادنا تقليد نظام الرؤية للحشرات إلى الاعتقاد بأنها قد تكتشف مسار جسم ما بناءً على شدة الضوء القادمة من هذا الجسم بدلاً من استخدام صور دقيقة مثل الرؤية البشرية". "تتطلب طريقة اكتشاف الحركة هذه معلومات أقل ، مما يسمح للحشرة بالتفاعل بسرعة مع أي تهديد."

ابتكر الباحثون 169 عدسة ميكروية على سطح العين المركبة من خلال طريقة تسمى تحول الماس أحادي النقطة. كان نصف قطر العدسات الدقيقة حوالي 1 مم ، وهذا أدى إلى تكوين مكون يبلغ حوالي 20 مم. كان قادرًا على اكتشاف الأشياء من مجال رؤية 90 درجة. 

إحدى المشكلات التي يواجهها الباحثون عند إنشاء عين مركبة هي أن أجهزة الكشف عن الصور تظل مسطحة بينما يكون سطح العين المركبة منحنيًا. لقد تجاوزوا هذا عن طريق وضع دليل ضوئي بين العدسة المنحنية وكاشف الصورة. من خلال القيام بذلك ، تمكن الفريق من تمكين المكون من استقبال الضوء من زوايا مختلفة بشكل موحد. 

قال سونغ: "هذه القدرة الموحدة لاستقبال الضوء من عيننا المركبة المستوحاة من الأحياء تشبه إلى حد كبير عيون المركبات البيولوجية وتقليد الآلية البيولوجية بشكل أفضل من المحاولات السابقة لتكرار العين المركبة".

عندما يتعلق الأمر بقياس المسار ثلاثي الأبعاد ، وضع الباحثون شبكات على كل ثقب في العين المركبة للمساعدة في اكتشاف الموقع. مصادر ضوء LED حيث يتم وضعها على مسافات واتجاهات مختلفة. استخدمت العين المركبة خوارزمية لحساب الموقع ثلاثي الأبعاد لمصابيح LED باستخدام موقع وشدة الضوء. 

كانت العين المركبة قادرة على اكتشاف الموقع ثلاثي الأبعاد لجسم ما بسرعة كبيرة. كانت المشكلة الوحيدة هي أنه عندما تكون مصادر الضوء بعيدة ، تقل دقة الموقع. قد يكون هذا هو سبب قصر نظر معظم الحشرات. 

قال سونغ: "أتاح لنا هذا التصميم إثبات قدرة العين المركبة على تحديد موقع الجسم بناءً على سطوعه، بدلاً من عملية تصوير معقدة". وأضاف: "هذه الآلية شديدة الحساسية تُناسب قدرة الحشرات على معالجة المعلومات في الدماغ بشكل ممتاز، وتساعدها على تجنب الحيوانات المفترسة".

يعتقد الباحثون أنه نظرًا لأن هذه العين المركبة الجديدة يمكنها اكتشاف الموقع ثلاثي الأبعاد لجسم ما ، فيمكن استخدامها للروبوتات الصغيرة التي تتطلب اكتشافًا سريعًا من أنظمة خفيفة الوزن. يمكن أن تساعد هذه التقنية الجديدة العلماء أيضًا على فهم الحشرات بشكل أفضل. 

الخطوة التالية للعلماء هي وضع خوارزمية التعريب في منصات مختلفة ، مثل الدوائر المتكاملة ، بحيث يمكن استخدام النظام في الأجهزة الأخرى. إنهم يريدون أيضًا أن يكونوا قادرين على إنتاج العيون المركبة بكميات كبيرة من أجل تقليل التكلفة.