Технология жидкого металла, вдохновленная фильмом «Терминатор», обещает улучшить зрение роботов и автомобилей.

Ученые разработали новый искусственный глаз, вдохновленный адаптивным зрением животных и получивший популярность благодаря научно-фантастическим фильмам, таким как «Терминатор». Технология использует зрачок из жидкого металла, который автоматически меняет форму и размер в ответ на свет, что потенциально может помочь роботам, беспилотным автомобилям и передовым машинам видеть более четко в быстро меняющейся среде.

Исследователи из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилле, Университета Уэстлейка и других учреждений представили эту концепцию в исследовании, опубликованном в журнале Science Robotics . Их целью было решение распространенной проблемы в современных системах машинного зрения: камеры и датчики часто испытывают трудности при внезапном изменении условий освещения, например, при переходе из темноты на яркий солнечный свет.

В отличие от биологических глаз, многие системы компьютерного зрения в значительной степени полагаются на программную обработку для компенсации переэкспозиции или недостаточного освещения.

Эти методы могут быть медленными, энергозатратными и иногда ненадежными. Новая система, напротив, черпает вдохновение непосредственно из природы, воспроизводя зрачковый световой рефлекс — автоматический процесс, позволяющий зрачкам людей и животных мгновенно адаптироваться к изменяющемуся уровню освещенности.

В основе технологии лежит зрачок из жидкого металла, изготовленный из эвтектического галлия-индия (EGaIn). Этот материал встроен в гибкие микроканалы и управляется электрохимическими сигналами. Когда яркий свет попадает на искусственную сетчатку, генерируются электрические импульсы, которые заставляют жидкий металл сжиматься, уменьшая количество света, попадающего в систему. Когда окружающая среда становится темнее, зрачок снова расширяется, чтобы захватить больше света.

Исследователи также разработали систему таким образом, чтобы зрачок мог менять не только размер, но и форму. Помимо круглых зрачков, как у людей, устройство может воспроизводить формы, наблюдаемые у животных, таких как кошки, лягушки, овцы или кальмары, что может помочь адаптировать зрительную систему к различным условиям окружающей среды.

Искусственный глаз состоит из трех основных компонентов.

Во-первых, это полусферическая искусственная сетчатка, состоящая из светочувствительных фотодетекторов, расположенных в изогнутой структуре. Во-вторых, это жидкометаллические «нейроны», которые преобразуют световые сигналы в электрические импульсы. В-третьих, это адаптивный жидкометаллический зрачок, который регулирует апертуру в зависимости от этих сигналов. Вместе эти элементы создают замкнутую систему, имитирующую то, как биологические глаза регулируют воздействие света.

Первые испытания показывают, что этот подход может значительно улучшить машинное зрение. В одном из экспериментов точность распознавания изображений при ярком освещении увеличилась с примерно 68 процентов до более чем 83 процентов при активации адаптивной системы зрачка.

Это улучшение важно, потому что зрение — одна из важнейших возможностей для таких новых технологий, как роботы, дроны и беспилотные автомобили . Эти системы должны работать в непредсказуемых условиях реального мира, где освещение может быстро меняться — например, от темных туннелей до яркого дневного света.

Аппаратное решение, такое как жидкометаллический зрачок, может снизить потребность в сложных алгоритмах обработки изображений, одновременно повышая скорость и энергоэффективность. Это делает технологию особенно перспективной для мобильных систем, где энергопотребление и скорость обработки имеют решающее значение.

Потенциальные области применения выходят за рамки робототехники и беспилотных автомобилей.

Исследователи утверждают, что эта технология также может улучшить камеры видеонаблюдения, медицинские устройства визуализации, дроны и нейроморфные вычислительные системы, которые пытаются воспроизвести биологические функции мозга.

На данный момент искусственный глаз — это всего лишь прототип, демонстрирующий работоспособность концепции, но команда уже работает над усовершенствованием конструкции. В будущем основное внимание будет уделено миниатюризации жидкометаллических актуаторов и фотодетекторов, повышению энергоэффективности и интеграции системы в реальные устройства.

Исследователи также планируют расширить систему за счет дополнительных возможностей сенсорного восприятия, включая цветную и мультиспектральную съемку, и, возможно, объединить ее с тактильными или датчиками движения для создания машин с более полным восприятием.

Если эти разработки окажутся успешными, жидкометаллический зрачок может стать важным шагом на пути к созданию машин, которые будут видеть мир больше так же, как люди и животные, что позволит роботам и транспортным средствам ориентироваться в сложных условиях с гораздо большей осведомленностью.

Статья " Технология жидкого металла, вдохновленная фильмом "Терминатор", обещает улучшенное зрение для роботов и автомобилей" впервые появилась на сайте Digital Trends .