Cercetătorii creează un ochi compus pe baza insectelor

Cercetătorii de la Universitatea Tianjin din China au dezvoltat un ochi compus nou creat, inspirat din punct de vedere biologic. Acesta va fi folosit pentru a ajuta oamenii de știință să înțeleagă mai bine modul în care insectele își folosesc ochii compuși pentru a detecta obiecte și traiectorii extrem de rapid. Cercetătorii analizează, de asemenea, cum să-l folosească cu o cameră pentru a crea sisteme de localizare 3D pentru roboți, mașini cu conducere autonomă și vehicule aeriene fără pilot. 

Noul ochi compus bio-inspirat a fost raportat în revista Optical Society (OSA). Scrisori de optică. Ambele arată ca o insectă și funcționează ca una. Ochii compuși ai insectelor constau din sute până la mii de omatidii sau unități repetate. Fiecare dintre ele acționează ca un receptor vizual separat. 

Le Song, un membru al echipei de cercetare, a vorbit despre noul proiect. 

„Imitarea sistemului de viziune al insectelor ne-a făcut să credem că acestea ar putea detecta traiectoria unui obiect pe baza intensității luminii provenite de la acel obiect, mai degrabă decât să utilizeze imagini precise precum viziunea umană”, a spus Le Song. „Această metodă de detectare a mișcării necesită mai puține informații, permițând insectei să reacționeze rapid la o amenințare.”

Cercetătorii au creat 169 de microlentile pe suprafața ochiului compus printr-o metodă numită strunjire cu diamant în un singur punct. Microlentila avea o rază de aproximativ 1 mm, iar acest lucru a creat o componentă de aproximativ 20 mm. A fost capabil să detecteze obiecte dintr-un câmp vizual de 90 de grade. 

Una dintre problemele cu care se confruntă cercetătorii atunci când creează un ochi compus este că detectoarele de imagine rămân plane în timp ce suprafața ochiului compus este curbată. Au rezolvat acest lucru plasând un ghid de lumină între lentila curbată și un detector de imagine. Făcând acest lucru, echipa a reușit să permită componentei să primească uniform lumina din diferite unghiuri. 

„Această capacitate uniformă de recepție a luminii a ochiului nostru compus bio-inspirat este mai asemănătoare cu ochii compuși biologici și imită mai bine mecanismul biologic decât încercările anterioare de a replica un ochi compus”, a spus Song.

Când vine vorba de măsurarea traiectoriei 3D, cercetătorii au pus grile pe fiecare ochi al ochiului compus pentru a ajuta la detectarea locației. Sursele de lumină cu LED-uri au fost apoi plasate la diferite distanțe și direcții. Ochiul compus a folosit un algoritm pentru a calcula locația 3D a LED-urilor folosind locația și intensitatea luminii. 

Ochiul compus a fost capabil să detecteze foarte rapid locația 3D a unui obiect. Singura problemă a fost că atunci când sursele de lumină erau departe, precizia locației s-a redus. Acesta ar putea fi motivul pentru care majoritatea insectelor sunt miope. 

„Acest design ne-a permis să dovedim că ochiul compus ar putea identifica locația unui obiect pe baza luminozității sale, în loc de un proces complex de imagine”, a spus Song. „Acest mecanism extrem de sensibil se potrivește foarte bine capacității de procesare a creierului a insectelor și le ajută să evite prădătorii.”

Cercetătorii cred că, deoarece acest nou ochi compus poate detecta locația 3D a unui obiect, ar putea fi folosit pentru roboții mici care necesită detectarea rapidă din sistemele ușoare. Această nouă tehnologie poate ajuta, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă mai bine insectele. 

Următorul pas pentru oamenii de știință este să pună algoritmul de localizare în diferite platforme, cum ar fi circuite integrate, astfel încât sistemul să poată fi utilizat în alte dispozitive. De asemenea, vor să poată produce în masă ochi compuși pentru a reduce costurile.