ابداع بینایی مصنوعی جدید با الهام از چشم خرچنگ

به گزارش خبرگزاری صداوسیما: بر اساس مقاله‌ای که در مجله "Nature Electronics" منتشر شده است، محققان مؤسسه علم و فناوری گوانگجو (GIST) چین و دانشگاه ملی سئول در کره جنوبی موفق به توسعه نوع جدیدی از بینایی مصنوعی شده‌اند.

دانشمندان دانشگاه نورث وسترن می‌گویند: این یک قطعه فوق‌العاده از مهندسی نوری است که در آن جنبه‌های مختلفی از طراحی، با الهام از زیست‌شناسی و الکترونیک انعطاف‌پذیر پیشرفته برای دستیابی به قابلیت‌های منحصربه‌فردی که در دوربین‌های معمولی در دسترس نیست، ادغام شده است. از کاربرد‌های بالقوه آن می‌توان به نظارت بر جمعیت و محیط‌زیست اشاره کرد.

دید سخت‌افزاری ما طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله شناسایی اشیا، نظارت بر محصول و خودرو‌های خودران را امکان‌پذیر کرده است. اما برخلاف موجودات زنده، سیستم‌های بینایی مصنوعی نمی‌توانند به طور طبیعی در محیط رشد کنند. به همین دلیل، این فناوری جدید قابلیت کار در محیط‌های آبی و خشکی را دارد.

خرچنگ ویولن‌زن که به آن خرچنگ صدازن هم می‌گویند موجودی نیمه‌خشکی‌زی است که دید دوزیست و میدان دید بسیار وسیعی دارد. این چشم مصنوعی جدید که شبیه یک توپ سیاه گرد است می‌تواند نور را از طریق ترکیبی از اجزا تشخیص دهد.

محققان از یک آرایه دیود نوری گیرنده (photodiode) انعطاف‌پذیر با الگو‌های شانه‌ای شکل، مجموعه‌ای از میکرو لنز‌های مسطح با ساختار کروی سه‌بعدی استفاده کردند.

این سیستم قادر به ارائه کیفیت ثابت تصویر و میدان دید تقریباً ۳۶۰ درجه در هر دو موقعیت خشکی و آبی است.

چشم الهام‌بخش خرچنگ ویولن‌زن‌

سیستم بصری قدرتمند و متمایز این خرچنگ‌ها از زندگی در زیر آب و بر خشکی تکامل‌یافته است. ساختار بیضی‌شکل و ساقه چشم خرچنگ‌ها آن‌ها را قادر می‌سازد تا در سه بُعد و در همه جهات ببینند. آن‌ها برای محافظت از خود در برابر حملات و تعامل و برقراری ارتباط با جفت‌های خود، به‌گونه‌ای تکامل یافته‌اند که عملاً به همه چیز به یکباره خیره می‌شوند.

دوربین‌های زیست تقلید اختراع جدیدی نیستند

در سال ۲۰۱۳، مجله نیچر یک دوربین میدان دید وسیع (FoV) که شبیه چشم‌های مرکب حشرات بود، را توصیف کرد و در سال ۲۰۲۰، یک دوربین میدان وسیع که شبیه چشم ماهی بود ساخته شد.

اگرچه این دوربین‌ها می‌توانند فضای گسترده‌ای را به طور هم‌زمان پوشش دهند، اما از نظر ساختاری پوشش فضایی فراتر از ۱۸۰ درجه کار چالش برانگیزی است. از سوی دیگر، استفاده از آن‌ها ممکن است سخت باشد، زیرا نیاز به ترکیب تصاویر از دو یا چند دوربین وجود دارد. برای افزایش میدان دید، شما همچنین به یک سیستم نوری با تنظیمات پیچیده نیاز دارید. ازآنجایی‌که حفظ تمرکز در مکان‌های مختلف، مانند هوا و زیر آب، دشوار است، توجه‌ها به خرچنگ صدازن جلب شد.

محققان نتیجه گرفتند که این خرچنگ گزینهٔ خوبی است. آن‌ها در طی آزمایش‌ها، یک دلفین، یک هواپیما، یک زیردریایی، یک ماهی و یک کشتی از فواصل و زوایای مختلف روی این سیستم دید مصنوعی به نمایش در آوردند.