Nowe sztuczne oko naśladuje i może przewyższać ludzkie oczy

Naukowcy nie mogą jeszcze odbudować kogoś z bionicznymi częściami ciała. Nie dysponują odpowiednią technologią. Ale nowe sztuczne oko przybliża cyborgi o krok do rzeczywistości.

To urządzenie, które naśladuje strukturę ludzkiego oka, jest mniej więcej tak samo wrażliwe na światło i ma szybszy czas reakcji niż prawdziwa gałka oczna. To może nie pochodzić z teleskopu lub zdolności widzenia w nocy, że Steve Austin miał w programie telewizyjnym The Six Million Dollar Man, ale ten elektroniczny okular ma potencjał do ostrzejszego widzenia niż ludzkie oczy, naukowcy raportują w maju 21 Nature.

„W przyszłości możemy to wykorzystać do stworzenia lepszych protez wzroku i humanoidalnej robotyki”, mówi inżynier i materiałoznawca Zhiyong Fan z Hong KongUniversity of Science and Technology.

Ludzkie oko zawdzięcza swoje szerokie pole widzenia i wysoką rozdzielczość wzroku kopulastej siatkówce – obszarowi z tyłu gałki ocznej pokrytemu komórkami wykrywającymi światło.Fan i współpracownicy użyli zakrzywionej membrany z tlenku aluminium, najeżonej nanosensorami wykonanymi z materiału światłoczułego zwanego perowskitem (SN: 7/26/17), aby naśladować tę architekturę w ich syntetycznej gałce ocznej. Przewody dołączone do sztucznej siatkówki wysyłają odczyty z tych czujników do zewnętrznych obwodów do przetwarzania, tak jak włókna nerwowe przekazują sygnały z prawdziwej gałki ocznej do mózgu.

Theartificial eyeball registers changes in lighting faster than human eyes can -within about 30 to 40 milliseconds, rather than 40 to 150 milliseconds. Urządzenie może również zobaczyć przyćmione światło o tak dobrze, jak ludzkie oko. Chociaż jego 100-stopniowe pole widzenia nie jest tak szerokie jak 150 stopni, które może objąć ludzkie oko, jest ono lepsze niż 70 stopni widoczne dla zwykłych płaskich czujników obrazowych.

Teoretycznie, to syntetyczne oko może postrzegać znacznie wyższą rozdzielczość niż ludzkie oko, ponieważ sztuczna siatkówka zawiera około 460 milionów czujników światła na centymetr kwadratowy. Prawdziwa siatkówka ma około 10 milionów komórek wykrywających światło na centymetr kwadratowy. Wymagałoby to jednak oddzielnych odczytów z każdego czujnika. W obecnej konfiguracji każdy przewód podłączony do syntetycznej siatkówki ma grubość około jednego milimetra, a więc jest tak duży, że dotyka wielu czujników jednocześnie. Tylko 100 takich przewodów pasuje do tylnej części siatkówki, tworząc obrazy, które mają 100 pikseli.

W celu wykazania, że cieńsze przewody mogą być podłączone do sztucznej gałki ocznej dla wyższej rozdzielczości, zespół Fana użył pola magnetycznego, aby dołączyć mały zestaw metalowych igieł, każda o grubości od 20 do 100 mikrometrów, do nanosensorów na syntetycznej siatkówce jeden po drugim. „To jak operacja chirurgiczna” – mówi Fan.

Obecna metoda naukowców polegająca na tworzeniu pojedynczych ultramałych pikseli jest niepraktyczna, mówi Hongrui Jiang, inżynier elektryk z Uniwersytetu Wisconsin-Madison, którego komentarz do badań ukazał się w tym samym numerze Nature. „Dla kilkuset nanowirów, ok, w porządku, ale co z milionami?”. Inżynierowie będą potrzebowali znacznie bardziej wydajnego sposobu wytwarzania ogromnych tablic maleńkich drutów z tyłu sztucznej gałki ocznej, aby nadać jej nadludzki wzrok, mówi.

.