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 بهخوبی کار میکند. به آیای؛ براساس مقالهای که در مجله «Nature Electronics» منتشر شده است، محققان مؤسسه 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 دردسترس نیست، ادغام شده است. از کاربردهای بالقوه آن میتوان به نظارت بر جمعیت و محیطزیست اشاره کرد». دید سختافزاری ما طیف گستردهای از کاربردها، ازجمله شناسایی اشیاء، نظارت بر محصول و خودروهای خودران را امکانپذیر کرده است؛ اما برخلاف موجودات زنده، سیستمهای بینایی مصنوعی نمیتوانند بهطور طبیعی در محیط رشد کنند. بههمیندلیل، 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 ازطریق ترکیبی از اجزا تشخیص دهد. محققان از یک آرایه دیود نوری گیرنده (photodiode) انعطافپذیر با الگوهای شانهای شکل، مجموعهای از میکرولنزهای 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 آبیست. سیستم بصری قدرتمند و متمایز این خرچنگها از زندگی در زیر آب و بر خشکی تکامل یافته 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 همهچیز بهیکباره خیره میشوند. 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 بهطور همزمان پوشش دهند؛ اما ازنظر ساختاری پوشش فضایی فراتر از ۱۸۰درجه کار چالشبرانگیزی است. ازسویدیگر؛ 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 گزینه خوبیست. 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 بهنمایش درآوردند.