Дослідники створили складне око на основі комах

Дослідники з Університету Тяньцзіня в Китаї розробили нещодавно створене біологічно складне око. Це буде використано, щоб допомогти вченим краще зрозуміти, як комахи використовують свої складні очі, щоб сприймати об’єкти та траєкторії надзвичайно швидко. Дослідники також шукають, як використовувати його з камерою для створення систем 3D-локації для роботів, безпілотних автомобілів і безпілотних літальних апаратів. 

Про нове біологічне складне око було повідомлено в журналі Optical Society (OSA). Оптика Букви. Він і виглядає як комаха, і працює як комаха. Складні очі комах складаються з сотень або тисяч омматідій, або одиниць, що повторюються. Кожен з них виконує роль окремого зорового рецептора. 

Ле Сонг, член дослідницької групи, розповів про новий проект. 

«Імітація системи зору комах привела нас до думки, що вони можуть виявити траєкторію об’єкта на основі інтенсивності світла, що йде від цього об’єкта, а не за допомогою точних зображень, як людський зір», — сказав Ле Сонг. «Цей метод виявлення руху вимагає менше інформації, що дозволяє комахі швидко реагувати на загрозу».

Дослідники створили 169 мікролінз на поверхні складного ока за допомогою методу, який називається одноточковим алмазним поворотом. Мікролінза мала радіус близько 1 мм, і це створило компонент, який становив близько 20 мм. Він міг виявляти об’єкти під кутом огляду 90 градусів. 

Однією з проблем, з якою стикаються дослідники під час створення складного ока, є те, що детектори зображення залишаються плоскими, тоді як поверхня складного ока вигнута. Вони обійшли це, розмістивши світловод між вигнутою лінзою та детектором зображення. Зробивши це, команда змогла дозволити компоненту рівномірно отримувати світло під різними кутами. 

«Ця рівномірна здатність сприймати світло нашого складного ока, натхненного біотехнологіями, більше схожа на біологічні складні очі та краще імітує біологічний механізм, ніж попередні спроби відтворити складне око», — сказав Сонг.

Коли справа доходить до вимірювання тривимірної траєкторії, дослідники наносять сітки на кожне вушко складного ока, щоб допомогти визначити місцезнаходження. Світлодіодні джерела світла потім розміщуються на різних відстанях і в різних напрямках. Складне око використовувало алгоритм для обчислення 3D-розташування світлодіодів, використовуючи розташування та інтенсивність світла. 

Складне око могло дуже швидко визначити 3D-місцезнаходження об’єкта. Одна проблема полягала в тому, що коли джерела світла були далеко, точність визначення місцезнаходження знижувалася. Це може бути причиною того, що більшість комах короткозорі. 

«Ця конструкція дозволила нам довести, що складне око може визначити місцезнаходження об’єкта на основі його яскравості замість складного процесу зображення», — сказав Сонг. «Цей високочутливий механізм дуже добре відповідає здатності комах обробляти мозок і допомагає їм уникати хижаків».

Дослідники вважають, що оскільки це нове складне око може виявляти 3D-місцезнаходження об’єкта, його можна використовувати для невеликих роботів, яким потрібне швидке виявлення від легких систем. Ця нова технологія також може допомогти вченим краще зрозуміти комах. 

Наступним кроком для вчених є розміщення алгоритму локалізації на різних платформах, таких як інтегральні схеми, щоб систему можна було використовувати в інших пристроях. Вони також хочуть мати можливість масово виробляти складні очі, щоб зменшити вартість.