Ученые из Гонконгского университета науки и технологий создали роботизированный глаз, строение которого повторяет строение настоящего глаза человека и который при этом действительно способен видеть, передает VRK.News со ссылкоЙ на статью в журнале Nature.
Команда исследователей, взяв за основу строение реального глаза, повторила ее, адаптировав к возможностям механики.
Воссоздать работу человеческого глаза в техническом варианте удалось ученым под руководством Чжиюн Фаня (Zhiyong Fan) из Гонконгского университета науки и технологии. Получившееся изобретение имеет форму шара диаметром около двух сантиметров. Внутри шара находится жидкость, проводящая электрический ток.
Как сообщил автор работы Чжиюнь Фан, в перспективе на основе данной разработки можно будет создать более совершенные протезы и гуманоидную робототехнику.
Сетчатка сделана с помощью нанопроводов, ну а искусственным хрусталиком сейчас мало кого можно удивить: с такими интраокулярными линзами ходят многие пожилые люди, прооперированные из-за помутнения собственного.
Ученые получили такой глаз следующим образом. С помощью полусферических пресс-форм они изгибали алюминиевую фольгу с толщиной в полмиллиметра для получения полусферической оболочки, которую затем подвергали анодизации для получения пористого слоя оксида алюминия толщиной в 40 микрометров с заданным размером пор. После этого авторы нанесли свинец на дно пор алюминиевой матрицы методом электроосаждения и затем протравили поверхность для избавления от незаполненной матрицы и оставшегося алюминия. Полученные пленки перенесли в трубчатую печь и подвергал конверсии в нанонити перовскита — йодида свинца формамидиния. Для увеличения адгезии на поверхность пленок напылили слой индия в 20 нанометров.
Контактный массив жидкого металла исследователи обеспечили полидиметилсилоксановой формой в виде ежа (такую форму напечатали на 3D принтере). В мягкие трубки они залили расплав индия и галлия, а затем соединили форму со светочувствительным слоем. Чтобы избежать точечного подключения каждого пикселя нанопроводами напрямую, ученые использовали жидкий металл, который самостоятельно создаст контакт за счет поверхностного натяжения. В передней алюминиевой полусфере глаза авторы работы сделали отверстие, а остальную часть полусферы покрыли вольфрамом, который служит противоэлектродом для электрохимического оптического детектора. Они склеили полусферы между собой с помощью эпоксидного клея, во внутреннюю область залили жидкий ионный электролит бис(трифторметилсульфонил)имид и йодид 1-бутил-3-метилимидазола, а в конце приклеили в отверстие передней полусферы собирающую линзу. Авторы сконструировали прототип с сотней пикселей с разрешением в 1,6 миллиметра из-за толщины жидких проводов, которую сложно уменьшить до нескольких микрометров, однако в будущем они намерены использовать металлические микроиглы микрометрового диаметра.
В настоящем глазу свет, преломляясь в хрусталике, достигает фоторецепторов на сетчатке, а они преобразуют фотоны в сигналы, которые и передают по нервным путям в зрительные отделы мозга. Именно это один из ключевых камней преткновения для создания эффективно работающих искусственных глаз, которые могли бы помочь людям, потерявшим зрение.
«Бионический глаз — это трехмерная искусственная сетчатка, которая имеет высокоплотную матрицу светочувствительных нанопроводов. Снаружи глаз покрывает изогнутая оболочка оксида алюминия с микродатчиками из перовскита», — пояснили специалисты.
Нанопровода, имитирующие зрительную кору головного мозга, передают визуальную информацию, собранную сенсорами, на компьютер, где они обрабатываются.
Читайте в тему: Вакцину с наноиглами против коронавируса создают ученые США
Ученые протестировали способности бионического глаза. Он успешно различил буквы I, E и Y, не спутав их. На сегодня такой робоглаз способен создавать очень «грубые» изображения: если настоящий глаз дает картинку качеством порядка 120-140 мегапикселей, то искусственный — всего 100 пикселей.
Пока разница составляет много порядков не в пользу искусственного, но важно, что сам принцип оказался рабочим. В будущем картинку можно будет «докрутить», а основная проблема пока лежит в области «стыковки» механического глаза и человеческого мозга, то есть соединения в зоне зрительного нерва. Работа над ней потребуется немалая, особенно если устройство нужно будет адаптировать к постоянному ношению. По мнению экспертов, это может занять до десяти лет.
Кроме прочего, гаджет нуждается в источнике питания: предполагается, что его обеспечит солнечный свет. В целом ученые настроены оптимистично: такой глаз не просто способен быть «костылем» в отсутствие собственного. Авторы работы утверждают, что особенности конструкции дадут дополнительные возможности.
Нанопроволоки настолько чувствительны, что могут превзойти оптический диапазон длин волн человеческого глаза, позволяя ему реагировать на длины порядка 800 нанометров — уровня порога между визуальным светом и излучением в инфракрасном диапазоне.
Читайте в тему: Робот-паук, робот-танцор, рыба-робот приедут на фестиваль в Алматы
Ученые поясняют, что это дает способность такому глазу различать предметы в темноте — в условиях, когда человеческий глаз на это уже не способен. Кроме того, исследователи утверждают, что бионическое око может реагировать на изменения света быстрее, чем человеческое, что позволяет ему приспособиться к изменяющимся условиям за меньшее время.
Качество картинки со временем может на порядок превзойти качество, даваемое человеческим зрением.
Читайте также:
Карантин в Нур-Султане смягчили и ужесточили одновременно
Дирижер и искатель приключений. New York Times помянула добрым словом тысячу жертв COVID
Умница Димаш Кудайберген отмечает день рождения
Брокеры-мошенники. TeleTrade Central Asia похитил полмиллиарда тенге
Токаев и Назарбаев поздравили Казахстан с Ораза айтом
В Москве умер легендарный 84-летний «крокодил Гитлера»
Видео, где спецназ обезвредил мужчину в Алматы, прокомментировала полиция
Экстремальная жара охватит Казахстан
Столичный проспект Кабанбай батыра расширят за 89 миллиардов тенге
