В перспективе носимое устройство сможет функционировать благодаря солнечным батареям, обеспечивать зрение, превосходящее человеческое в несколько раз, и предоставлять возможность видеть в условиях низкой освещенности.
Ученые из Гонконгского университета науки и технологий разработали роботизированный глаз, имитирующий структуру человеческого глаза и обладающий способностью к зрению. Подробности этого достижения описаны в статье опубликована в журнале Nature.
Опираясь на строение настоящего глаза, исследователи создали его механическую копию. Её размер приблизительно соответствует оригиналу — около двух сантиметров в диаметре. Внутри устройство заполнено жидким электролитом, сетчатка изготовлена с использованием нанопроводов. Искусственный хрусталик, в свою очередь, уже не вызывает удивления, ведь подобные интраокулярные линзы широко применяются для коррекции зрения у пожилых людей, перенесших операцию по удалению помутневшего хрусталика.
Свет, проходя через хрусталик, попадает на сетчатку глаза, где фоторецепторы преобразуют фотоны в сигналы. Эти сигналы передаются по нервным волокнам в зрительные центры мозга. Именно этот процесс является одним из главных препятствий при разработке эффективных искусственных глаз помочь людям, потерявшим зрение.
Искусственная «сетчатка», размещенная на месте склеры, состоит из оксида алюминия и оснащена микроскопическими сенсорами из перовскита – гибридного светочувствительного материала, применяемого в солнечных элементах. Визуальная информация, полученная сенсорами, передается на компьютер посредством нанопроводов, которые имитируют структуру зрительной коры головного мозга, где она обрабатывается.
Ученые провели испытания бионического глаза. Он успешно идентифицировал буквы I, E и Y, избежав путаницы между ними. В настоящее время этот робоглаз способен формировать довольно нечеткие 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.
Гаджет также требует источника питания, которым, как ожидается, будет солнечный свет. Ученые в целом настроены позитивно, поскольку такой «глаз» способен выполнять вспомогательную функцию при отсутствии естественного зрения. Авторы исследования подчеркивают, что уникальная конструкция обеспечит дополнительные возможности. Нанопроволоки обладают высокой чувствительностью и способны воспринимать волны, выходящие за рамки оптического диапазона человеческого глаза, реагируя на длины волн порядка 800 нанометров – границы между видимым светом и инфракрасным излучением.
Это обеспечивает возможность распознавания объектов в условиях слабой освещенности, когда зрение человека уже не позволяет это сделать. Также, по мнению исследователей, бионический глаз способен реагировать на изменения освещения быстрее, чем человеческий, что позволяет ему адаптироваться к переменчивым условиям более оперативно. Со временем, качество изображения может значительно превысить возможности человеческого зрения.