Raziskovalci so ustvarili sestavljeno oko na podlagi žuželk

Raziskovalci z Univerze Tianjin na Kitajskem so razvili na novo ustvarjeno biološko navdahnjeno sestavljeno oko. Uporabljen bo za pomoč znanstvenikom pri boljšem razumevanju tega, kako žuželke uporabljajo svoje sestavljene oči za izjemno hitro zaznavanje predmetov in poti. Raziskovalci prav tako iščejo, kako bi ga uporabili s kamero za ustvarjanje 3D lokacijskih sistemov za robote, samovozeče avtomobile in zračna vozila brez posadke. 

Revija Optical Society (OSA) je poročala o novem biološkem sestavljenem očesu Optika Letters. Tako izgleda kot žuželka kot deluje kot žuželka. Sestavljene oči žuželk so sestavljene iz več sto do tisoč omatidijev ali ponavljajočih se enot. Vsak od njih deluje kot ločen vizualni receptor. 

Le Song, član raziskovalne skupine, je spregovoril o novem projektu. 

"Posnemanje vidnega sistema žuželk nas je pripeljalo do prepričanja, da lahko zaznajo pot predmeta na podlagi intenzivnosti svetlobe, ki prihaja iz tega predmeta, namesto da bi uporabili natančne slike, kot je človeški vid," je dejal Le Song. "Ta metoda zaznavanja gibanja zahteva manj informacij, kar žuželki omogoča, da se hitro odzove na grožnjo."

Raziskovalci so ustvarili 169 mikroleč na površini sestavljenega očesa z metodo, imenovano enotočkovno diamantno obračanje. Mikroleča je imela polmer približno 1 mm, kar je ustvarilo komponento, ki je bila približno 20 mm. Lahko je zaznal predmete iz 90-stopinjskega vidnega polja. 

Ena od težav, s katerimi se raziskovalci srečujejo pri ustvarjanju sestavljenega očesa, je, da detektorji slike ostanejo ravni, medtem ko je površina sestavljenega očesa ukrivljena. Temu so se izognili tako, da so med ukrivljeno lečo in detektor slike postavili svetlobni vodnik. S tem je ekipa lahko komponenti omogočila, da enakomerno sprejema svetlobo iz različnih kotov. 

"Ta enotna sposobnost sprejemanja svetlobe našega biološko navdihnjenega sestavljenega očesa je bolj podobna biološkim sestavljenim očem in bolje posnema biološki mehanizem kot prejšnji poskusi posnemanja sestavljenega očesa," je dejal Song.

Ko gre za merjenje 3D trajektorije, so raziskovalci postavili mreže na vsako očesce sestavljenega očesa, da bi lažje zaznali lokacijo. Svetlobni viri LED so nato nameščeni na različnih razdaljah in v različnih smereh. Sestavljeno oko je uporabilo algoritem za izračun 3D lokacije LED z uporabo lokacije in jakosti svetlobe. 

Sestavljeno oko je lahko zelo hitro zaznalo 3D lokacijo predmeta. Ena težava je bila, da se je natančnost lokacije zmanjšala, ko so bili svetlobni viri daleč. To je lahko razlog, da je večina žuželk kratkovidnih. 

"Ta zasnova nam je omogočila, da dokažemo, da bi sestavljeno oko lahko identificiralo lokacijo predmeta na podlagi njegove svetlosti namesto zapletenega slikovnega procesa," je dejal Song. "Ta zelo občutljiv mehanizem zelo dobro ustreza sposobnosti obdelave možganov žuželk in jim pomaga, da se izognejo plenilcem."

Raziskovalci menijo, da bi lahko to novo sestavljeno oko zaznalo 3D lokacijo predmeta, zato bi ga lahko uporabili za majhne robote, ki zahtevajo hitro zaznavanje iz lahkih sistemov. Ta nova tehnologija lahko tudi pomaga znanstvenikom pri boljšem razumevanju žuželk. 

Naslednji korak za znanstvenike je, da lokalizacijski algoritem postavijo na različne platforme, kot so integrirana vezja, tako da se lahko sistem uporablja v drugih napravah. Prav tako želijo imeti možnost množične proizvodnje sestavljenih oči, da bi zmanjšali stroške.