Vísindamenn búa til samsett auga byggt á skordýrum

Vísindamenn frá Tianjin háskólanum í Kína hafa þróað nýbúið líffræðilega innblásið samsett auga. Það verður notað til að hjálpa vísindamönnum að öðlast betri skilning á því hvernig skordýr nota samsett augu til að skynja hluti og feril mjög hratt. Rannsakendur eru einnig að skoða hvernig á að nota það með myndavél til að búa til þrívíddarstaðsetningarkerfi fyrir vélmenni, sjálfkeyrandi bíla og mannlausa loftfara. 

Greint var frá nýju lífrænu samsettu auga í tímaritinu Optical Society (OSA). Ljósfræðibréf. Það lítur bæði út eins og skordýr og virkar eins og eitt. Samsett augu skordýra samanstanda af hundruðum til þúsunda ommatidia, eða endurteknum einingum. Hver og einn þeirra virkar sem sérstakur sjónviðtaki. 

Le Song, meðlimur rannsóknarhópsins, talaði um nýja verkefnið. 

„Að líkja eftir sjónkerfi skordýra hefur leitt okkur til að trúa því að þau gætu greint feril hlutar út frá ljósstyrknum sem kemur frá þeim hlut frekar en að nota nákvæmar myndir eins og sjón manna,“ sagði Le Song. „Þessi hreyfiskynjunaraðferð krefst minni upplýsinga, sem gerir skordýrinu kleift að bregðast fljótt við ógn.

Rannsakendur bjuggu til 169 míkrólinsur á yfirborði samsetta augans með aðferð sem kallast einpunkts demantssnúningur. Örlinsan hafði um það bil 1 mm radíus og þetta myndaði íhlut sem var um 20 mm. Það gat greint hluti frá 90 gráðu sjónsviði. 

Eitt af þeim atriðum sem vísindamenn lenda í þegar þeir búa til samsett auga er að myndskynjarar haldast flatir á meðan yfirborð samsetta augans er bogið. Þeir komust í kringum þetta með því að setja ljósleiðara á milli bogadregnu linsunnar og myndskynjara. Með því að gera þetta gat teymið gert íhlutnum kleift að taka á móti ljósi frá mismunandi sjónarhornum jafnt. 

„Þessi samræmda ljósmóttökuhæfni lífrænna samsettu augans okkar er líkari líffræðilegum samsettum augum og líkir betur eftir líffræðilegum aðferðum en fyrri tilraunir til að endurtaka samsett auga,“ sagði Song.

Þegar kemur að því að mæla þrívíddarferil, settu vísindamennirnir rist á hvert auga samsetta augans til að hjálpa til við að greina staðsetningu. LED ljósgjafar voru síðan settir í mismunandi fjarlægð og áttir. Samsetta augað notaði reiknirit til að reikna út þrívíddarstaðsetningu ljósdíóða með því að nota staðsetningu og styrk ljóssins. 

Samsetta augað gat greint þrívíddarstaðsetningu hlutar mjög hratt. Eina málið var að þegar ljósgjafarnir voru langt í burtu minnkaði staðsetningarnákvæmni. Þetta gæti verið ástæðan fyrir því að flest skordýr eru nærsýn. 

„Þessi hönnun gerði okkur kleift að sanna að samsetta augað gæti greint staðsetningu hlutar út frá birtustigi hans í stað flókins myndferlis,“ sagði Song. „Þessi mjög viðkvæmi búnaður hentar heilavinnslugetu skordýra mjög vel og hjálpar þeim að forðast rándýr.

Rannsakendur telja að vegna þess að þetta nýja samsetta auga geti greint þrívíddarstaðsetningu hlutar, gæti það verið notað fyrir lítil vélmenni sem krefjast hraðrar uppgötvunar frá léttum kerfum. Þessi nýja tækni getur einnig hjálpað vísindamönnum að skilja skordýr betur. 

Næsta skref fyrir vísindamenn er að setja staðsetningaralgrímið á mismunandi vettvangi, eins og samþættar hringrásir, svo hægt sé að nota kerfið í önnur tæki. Þeir vilja líka geta fjöldaframleitt samsettu augun til að draga úr kostnaði.