/ УЧЕНЫЕ ВПЛОТНУЮ ПОДОШЛИ К СОЗДАНИЮ ИСКУССТВЕННОГО ГЛАЗА

УЧЕНЫЕ ВПЛОТНУЮ ПОДОШЛИ К СОЗДАНИЮ ИСКУССТВЕННОГО ГЛАЗА

УЧЕНЫЕ ВПЛОТНУЮ ПОДОШЛИ К СОЗДАНИЮ ИСКУССТВЕННОГО ГЛАЗА

Разработка правильно функционирующего глаза стала бы настоящим спасением для людей, утративших зрение, и сделала бы большой прорыв в робототехнике. К сожалению, современные визуальные датчики далеки от совершенства и уникальной структуры естественного человеческого глаза. Однако теперь ученым, похоже, удалось максимально имитировать его структуру и создать искусственный глаз, который воспроизводит многие из возможностей естественного.

Главная сложность в попытке подражать природе

Ключевой частью того, что делает конструкцию глаза настолько уникальной и сложной, является его форма – одна из самых трудных для подражания. Вогнутая часть сетчатки плотно покрыта фоторецепторами, что позволяет вбирать в себя гораздо больше света, проходящего через изогнутую линзу, чем если бы она была плоской. Но воспроизвести этот изогнутый сенсорный массив оказалось чрезвычайно трудно.

В большинстве предыдущих разработок использовались фотодатчики на плоских поверхностях, которые потом пытались пересадить на имитацию изогнутой части сетчатки, но дело в том, что плоские фотодатчики никак не удавалось разместить с необходимой плотностью и обеспечить плавный изгиб. Между ними оставалось много незанятого пространства, и получалось, что зона захвата и разрешение бионического глаза были в сотни раз хуже, чем у естественного.

В новой статье, опубликованной в журнале Nature, исследователи из Гонконгского университета науки и технологии описали разработанный ими способ встраивания фотодатчиков непосредственно в искусственную сетчатку глаза. Это позволило им создать устройство, которое может имитировать широкое поле зрения, что значительно ближе по разрешению человеческому глазу.

Gimbal_I_Cutaway_Insitu_v002_001.jpg

Суть разработки

Ключом к прорыву стал оригинальный способ имплантации фотодатчиков в куполообразную искусственную сетчатку. Команда создала полусферу из оксида алюминия, плотно усыпанную наноразмерными порами, внутри которых были выращены нанопроволоки типа светочувствительного соединения, используемого в солнечных элементах. Эти нанопроволоки действуют как искусственный эквивалент фоторецепторов. Когда свет проходит над ними, они передают электрические сигналы, которые улавливаются жидкими металлическими проводами, прикрепленными к задней части сетчатки. Исследователи создали другое полушарие, изготовленное из алюминия с линзой в центре, которое выступает в качестве внешней оболочки глаза, и заполнили пространство между ней и сетчаткой ионной жидкостью, которая предназначена для имитации глазной жидкости.

И лучше, и хуже оригинала одновременно

Затем исследователи подключили бионический глаз к компьютеру и продемонстрировали, что он способен распознавать серию букв. Хотя искусственный глаз не мог достичь угла обзора естественного человеческого глаза в 130 градусов, но он смог выдержать угол в 100 градусов, что является значительным улучшением по сравнению с примерно 70 градусами, которых удавалось достичь при помощи плоских датчиков.

Однако оказалось, что в некоторых областях принципы этой разработки способны улучшить способности человеческого глаза. Исследователи обнаружили, что фотоприемники на нанопроводах на самом деле значительно более чувствительны. Они активировались за 19,2 миллисекунды и восстанавливались до готовности к повторной активации через 23,9 миллисекунды. Эти же значения активации и восстановления человеческих фоторецепторов колеблются в диапазоне от 40 до 150 миллисекунд. Также плотность нанопроволок в искусственной сетчатке более чем в десять раз превышает плотность фоторецепторов в человеческом глазу, что позволяет предположить, что эта технология может в конечном итоге достичь гораздо более высокого разрешения.

c32456350459a4bbae337b3383f6d043.jpg

Сложности в погоне за природой: и что же дальше?

Несмотря на значительный прогресс в воспроизводстве самого устройства глаза, существует очень много сложностей с его дальнейшим подключением и передачей сигнала. Большим ограничением на данный момент является подключение фотодатчиков. Соединения жидкого металла, которые дальше принимают сигнал, в настоящее время на два порядка шире, чем нанопроволоки-фоторецепторы, и к задней части сетчатки можно прикрепить только 100 проводов. Это означает, что, несмотря на плотность фотодатчиков и их потенциал, разрешение глаза составляет всего 100 пикселей. Ученые сейчас активно работают как раз над этой частью задачи, и ищут возможные решения при помощи магнитных полей и микроигл. Тем не менее, тот прогресс, которого им уже удалось достигнуть, внушает большую надежду, что мы сможем стать свидетелями широкого использования искусственных и бионических глаз в повседневной жизни в течение следующего десятилетия.

Автор: Юлия ДОЛЖЕНКОВА.

Поделиться в социальных сетях: 
Долженкова Юлия Владимировна
Автор
Долженкова Юлия Владимировна
  • Образование: Балтийский Федеральный Университет им. И.Канта. Специальность: философия. Аспирантура по специальности «Теория аргументации».
  • Сфера профессиональных компетенций:
    теория информации, аргументация, логика, оздоровительные практики и здоровый образ жизни, журналистика, свободно владею английским языком.
ФАСТ-ФУД И УЛЬТРА-ПЕРЕРАБОТАННЫЕ ПРОДУКТЫ ВРЕДЯТ РОСТУ СКЕЛЕТА У ДЕТЕЙ. ФАСТ-ФУД И УЛЬТРА-ПЕРЕРАБОТАННЫЕ ПРОДУКТЫ ВРЕДЯТ РОСТУ СКЕЛЕТА У ДЕТЕЙ.
Картошка фри, бургеры и чипсы – одни из самых...
Читать
3
Сегодня
ОМЕГА-3 ПОМОЖЕТ СПРАВИТЬСЯ СО СТРЕССОМ ОМЕГА-3 ПОМОЖЕТ СПРАВИТЬСЯ СО СТРЕССОМ
Ученые из Университета штата Огайо (США) обнаружили...
Читать
7
Сегодня
КАКИЕ БАДЫ РАБОТАЮТ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ КОВИД-19? ОБЗОР НОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ КАКИЕ БАДЫ РАБОТАЮТ ДЛЯ ПРОФИЛАКТИКИ И ЛЕЧЕНИЯ КОВИД-19? ОБЗОР НОВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
С самого начала пандемии ковид-19 активно распространяется...
Читать
5
20.04.21 г.
Читайте также
В ЯБЛОКАХ ОБНАРУЖЕНЫ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ И РАЗВИТИЯ МОЗГА

В ЯБЛОКАХ ОБНАРУЖЕНЫ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЗДОРОВЬЯ И РАЗВИТИЯ МОЗГА

В новом выпуске издания «Stem Cell Reports» опубликованы...
Читать
52
12.02.21 г.
ФЛАВАНОЛЫ В ШОКОЛАДЕ И КАКАО ПОМОГУТ УЛУЧШИТЬ ПАМЯТЬ В ПОЖИЛОМ ВОЗРАСТЕ

ФЛАВАНОЛЫ В ШОКОЛАДЕ И КАКАО ПОМОГУТ УЛУЧШИТЬ ПАМЯТЬ В ПОЖИЛОМ ВОЗРАСТЕ

С возрастом необходимо с особенным вниманием...
Читать
61
16.02.21 г.
Топ - 6
ОМЕГА-3 ПОМОЖЕТ СПРАВИТЬСЯ СО СТРЕССОМ

ОМЕГА-3 ПОМОЖЕТ СПРАВИТЬСЯ СО СТРЕССОМ

Ученые из Университета штата Огайо (США)...
Читать
7
Сегодня
ТОП-8 САМЫХ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ДЕФИЦИТОВ ВИТАМИНОВ

ТОП-8 САМЫХ РАСПРОСТРАНЕННЫХ ДЕФИЦИТОВ ВИТАМИНОВ

Лекция Джеммы Подрезовой на конференции Antiage...
Читать
228
20.04.21 г.
ПЕРСОНАЛЬНАЯ КОРРЕКЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПРОЦЕССА СТАРЕНИЯ ОРГАНИЗМА

ПЕРСОНАЛЬНАЯ КОРРЕКЦИЯ МЕХАНИЗМОВ ПРОЦЕССА СТАРЕНИЯ ОРГАНИЗМА

Лекция Джеммы Подрезовой на конференции Antiage...
Читать
127
20.04.21 г.
СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ В ПИТАНИИ ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНИ.

СОВРЕМЕННЫЕ ПОДХОДЫ В ПИТАНИИ ДЛЯ ПРОДЛЕНИЯ ЖИЗНИ.

Лекция Марии Волченковой на конференции Antiage...
Читать
94
20.04.21 г.
КАК ГАДЖЕТЫ ПОМОГАЮТ НАМ БЫТЬ ЗДОРОВЫМИ

КАК ГАДЖЕТЫ ПОМОГАЮТ НАМ БЫТЬ ЗДОРОВЫМИ

Шеф-редактор EverCare.ru — новые медицинские технологии,...
Читать
2
Сегодня
ФАСТ-ФУД И УЛЬТРА-ПЕРЕРАБОТАННЫЕ ПРОДУКТЫ ВРЕДЯТ РОСТУ СКЕЛЕТА У ДЕТЕЙ.

ФАСТ-ФУД И УЛЬТРА-ПЕРЕРАБОТАННЫЕ ПРОДУКТЫ ВРЕДЯТ РОСТУ СКЕЛЕТА У ДЕТЕЙ.

Картошка фри, бургеры и чипсы – одни из самых...
Читать
3
Сегодня
Подписывайтесь на рассылку новых статей