ساخت یک سیستم بینایی منحصربه‌فرد با الهام از چشم خرچنگ

دانشمندان با الهام از نحوه عملکرد چشم خرچنگ ویولن‌زن (Fiddler crab) موفق به ایجاد نوعی دید مصنوعی جدید شده‌اند که در خشکی و آب به خوبی کار می‌کند. 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.

کد خبر: ۶۸۹۰۷۸

تاریخ: ۱۵ مرداد ۱۴۰۱ - ۲۰:۳۷

دانشمندان با الهام از نحوه عملکرد چشم خرچنگ ویولن‌زن (Fiddler crab) موفق به ایجاد نوعی دید مصنوعی جدید شده‌اند که در خشکی و آب به خوبی کار می‌کند.

به گزارش  آی‌ای، بر اساس مقاله‌ای که در مجله "Nature Electronics" منتشر شده است، محققان موسسه علم و فناوری گوانگجو (GIST) و دانشگاه ملی سئول در کره 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 محیط زیست اشاره کرد.

دید سخت‌افزاری ما طیف گسترده‌ای از کاربردها، از جمله شناسایی اشیاء، 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) انعطاف پذیر با الگوهای شانه‌ای شکل، مجموعه‌ای از میکرولنزهای مسطح با ساختار کروی سه بعدی 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 الهام بخش خرچنگ ویولن‌زن‌

سیستم بصری قدرتمند و متمایز این خرچنگ‌ها از زندگی در زیر آب و بر خشکی تکامل یافته است. ساختار بیضی شکل و ساقه چشم خرچنگ‌ها آنها را قادر می سازد 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، به گونه‌ای تکامل یافته‌اند که عملاً به همه چیز به یکباره خیره می‌شوند.

دوربین های 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 دوربین ها 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. از آنجایی که حفظ تمرکز در مکان‌های مختلف، مانند هوا و زیر آب، دشوار است، توجه‌ها به خرچنگ صدازن جلب شد.

محققان نتیجه گرفتند که این خرچنگ گزینه‌ی خوبی است. آن‌ها در طی آزمایشات، 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.

منبع: ایسنا