Ученые пока не умеют восстанавливать человека с помощью бионических частей тела. У них нет такой технологии. Но новый искусственный глаз делает киборгов еще на один шаг ближе к реальности.
Это устройство, имитирующее структуру человеческого глаза, примерно так же чувствительно к свету и имеет более быстрое время реакции, чем настоящее глазное яблоко. Возможно, он не обладает теми возможностями телескопического или ночного видения, которые были у Стива Остина в телевизионном шоу "Человек за шесть миллионов долларов", но этот электронный окуляр обладает потенциалом для более острого зрения, чем человеческие глаза, сообщают исследователи в журнале Nаturе .
“В будущем мы можем использовать это для улучшения зрения протезов и гуманоидной робототехники", - говорит инженер и материаловед Чжиен Фан из Гонконгского университета науки и техники.
Своим широким полем зрения и высоким разрешением человеческий глаз обязан куполообразной сетчатке-области в задней части глазного яблока, покрытой светочувствительными клетками. Фан и его коллеги использовали изогнутую оксидную алюминиевую мембрану, усеянную наноразмерными датчиками из светочувствительного материала, называемого перовскитом, чтобы имитировать эту архитектуру в своем синтетическом глазном яблоке. Провода, прикрепленные к искусственной сетчатке, посылают данные с этих датчиков на внешнюю схему для обработки, точно так же, как нервные волокна передают сигналы от реального глазного яблока в мозг.
Искусственное глазное яблоко регистрирует изменения в освещении быстрее, чем человеческие глаза, — примерно в пределах 30-40 миллисекунд, а не 40-150 миллисекунд. Устройство также может видеть тусклый свет примерно так же, как и человеческий глаз. Хотя его 100-градусное поле зрения не так широко, как 150 градусов, которые может принять человеческий глаз, оно лучше, чем 70 градусов, видимых обычными плоскими датчиками изображения.
Теоретически этот синтетический глаз может воспринимать гораздо более высокое разрешение, чем человеческий, поскольку искусственная сетчатка содержит около 460 миллионов световых сенсоров на квадратный сантиметр. Настоящая сетчатка имеет около 10 миллионов светочувствительных клеток на квадратный сантиметр. Но это потребовало бы отдельных показаний от каждого датчика. В текущей установке каждый провод, подключенный к синтетической сетчатке, имеет толщину около одного миллиметра, настолько большую, что он касается сразу многих датчиков. Только 100 таких проводов помещаются поперек задней части сетчатки, создавая изображения, которые имеют 100 пикселей.
Глаз шпиона
Дизайн нового искусственного глаза основан на структуре человеческого глаза. В заднюю часть глазного яблока встроена синтетическая сетчатка с наноразмерными датчиками света. Эти датчики измеряют свет, проходящий через линзу в передней части глаза. Провода, прикрепленные к задней стенке сетчатки, передают сигналы от этих датчиков к внешним схемам для обработки, подобно тому, как нервные волокна соединяют глазное яблоко с мозгом.
Схема искусственного глазного яблока
Чтобы показать, что более тонкие провода могут быть подключены к искусственному глазному яблоку для более высокого разрешения, команда фана использовала магнитное поле, чтобы прикрепить небольшой массив металлических игл, каждая толщиной от 20 до 100 микрометров, к наносенсорам на синтетической сетчатке один за другим. «Это как хирургическая операция», - говорит фан.
Нынешний метод исследователей по созданию отдельных ультрамалых пикселей непрактичен, говорит Хунруй Цзян, инженер-электрик из Университета Висконсин-Мэдисон, чей комментарий к этому исследованию появляется в том же номере журнала Nature. “Для нескольких сотен нанопроводов-это хорошо, но как насчет миллионов?" Инженерам потребуется гораздо более эффективный способ изготовления огромных массивов крошечных проводов на задней стороне искусственного глазного яблока, чтобы придать ему сверхчеловеческое зрение, - говорит он.
