چشم های مه آلود میگوی مانتیس حسگرهای نوری جدیدی را القا می کنند


نمای نزدیک میگو.
بزرگنمایی / دانشمندان نوع جدیدی از حسگر نور را با الهام از چشم میگوی مانتیس تولید کرده اند.

دوربین های تلفن های هوشمند از زمان معرفی اولین تلفن همراه مجهز به دوربین در سال 1999 به طرز چشمگیری بهبود یافته اند ، اما هنوز هم در تراز كردن طول موج های مختلف نور در تصویر نهایی دچار اشتباهات كوچكی می شوند. این نگرانی برای سلفی متوسط ​​اینستاگرام شما نیست ، اما وقتی صحبت از تجزیه و تحلیل تصویر علمی می شود ، به دور از ایده آل است.

به نظر می رسد طبیعت از نظر مجلل راه حلی را ارائه داده است كه محققان دانشگاه ایالتی كارولینای شمالی (NCSU) را ترغیب به ساخت نوع جدیدی از حسگر نوری كرده است. این حسگر برای کاربردهای تلفن های هوشمند به اندازه کافی کوچک است ، اما همچنین قادر است طول موج های نور مرئی را به باند های باریک تری نسبت به دوربین های کنونی تلفن های هوشمند تقسیم کند و همچنین نور قطبی را ضبط کند ، طبق مقاله اخیر منتشر شده در مجله Science Advances

چشم انسان دارای سه گیرنده نوری برای تشخیص نور قرمز ، سبز و آبی است. سگها فقط دو گیرنده نوری (سبز و آبی) دارند ، در حالی که پرندگان دارای چهار گیرنده نوری هستند ، از جمله یکی برای تشخیص نور ماوراlet بنفش (UV). در همین حال ، اختاپوس ها می توانند نور قطبی را تشخیص دهند. اما مانتیس ها (همچنین به عنوان دندانپزشک شناخته می شوند) پیچیده ترین چشم را دارند: آنها می توانند بین 12 تا 16 گیرنده نوری منفرد داشته باشند و بنابراین می توانند نور مرئی ، UV و قطبی را تشخیص دهند.

میگوهای Mantis دارای سه “دانش آموز شبه” هستند که روی هم انباشته شده اند. ده ها هزار خوشه سلول گیرنده نوری وجود دارد که به آن “ommatidia” می گویند ، شبیه چشم مگس ها. شش ردیف omatids در وسط چشم ، معروف به وسط باند ، هر کدام قادر به تشخیص طول موجهای خاص نور یا نور قطبی است. چهار ردیف اول به اولین مورد اختصاص داده شده است ، از جمله نور ماورا بنفش ، در حالی که دو ردیف آخر با موهای ریزی پوشانده شده است که توانایی تشخیص دومی را دارد.

هر چشم پیچیده می تواند به طور مستقل حرکت کند و بنابراین درک مستقیمی از عمق به خود اختصاص دهد ، زیرا حدود 70 درصد از هر چشم بر روی همان نقطه فضا متمرکز است. به همین دلیل ، عملکرد چشم ها تقریباً شبیه اسکن عکس است. میگوهای مرتب دائماً چشم های خود را حرکت می دهند تا محیط اطراف خود را اسکن کنند ، متوجه یک باند رنگی می شوند ، یک ردیف omatids را حرکت می دهند و اسکن را تکرار می کنند.

این ویژگی ها محققان NCSU را بر آن داشت تا طراحی حسگر نور آلی جدید خود را بر اساس ساختار میگوی مانتیس قرار دهند. سنسور چند طیفی و حساس به قطبش (Stomatopod) الهام گرفته از Stomatopod ، شامل عناصر (شش فوتوولتائیک آلی حساس به قطبش و چهار بازدارنده پلیمر) است که به طور عمودی در امتداد یک محور نوری قرار گرفته اند ، دقیقاً مانند ردیف های omatidia در یک میگوی مانتیس – همه پیکسل . بنابراین ، می تواند هر دو نور فراطیفی و قطبی را تشخیص دهد.

Brendan O’Connor ، یکی از نویسندگان NCSU ، گفت: “کار ما نشان می دهد که ایجاد حسگرهای کوچک و کارآمد که بتوانند تصاویر فوق طیفی و قطبی را ثبت کنند ، وجود دارد.” “من فکر می کنم این دروازه نسل جدیدی از فناوری حسگر الکترونیکی ارگانیک را باز می کند.”

محققان نمونه اولیه ای از سنسور SIMPOL ساخته و قابلیت های آن را در آزمایشگاه آزمایش کردند. آنها دریافتند در حالی که دوربین های CCD استاندارد تلفن های هوشمند از سه تصویر طیفی برای نور قرمز ، سبز و آبی استفاده می کنند ، SIMPOL می تواند چهار کانال طیفی و سه کانال قطبی را پردازش کند ، همه به طور همزمان. شبیه سازی های شبیه سازی نشان می دهد که تیم می تواند طراحی خود را برای ساخت آشکارسازهایی با قابلیت شناسایی همزمان 15 کانال طیفی بیشتر بهبود بخشد.

مایکل کودنف ، همکار نویسنده ، همچنین از NCSU ، گفت: “بسیاری از برنامه های هوش مصنوعی (AI) می توانند از تصاویر ابرطیفی و قطب سنجی غنی از داده استفاده کنند ، اما تجهیزات مورد نیاز برای ثبت این تصاویر در حال حاضر کمی حجیم است. “کار ما در اینجا باعث می شود دستگاه های کوچکتر و آسان تر برای استفاده وجود داشته باشد. و این به ما امکان می دهد از این قابلیت های هوش مصنوعی بهتر در زمینه هایی از نجوم گرفته تا پزشکی استفاده کنیم.”

DOI: Science Advances ، 2021. 10.1126 / sciadv.abe3196 (برای DOI).


منبع: khabar-tak.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*