Искусственный глаз на основе перовскита: новая технология, которая может помочь слепым и роботам

Глаз — это удивительный орган, который позволяет нам видеть мир во всем его многообразии. Он состоит из множества сложных частей, которые работают вместе, чтобы превратить свет в изображение. Одна из самых важных частей глаза — сетчатка. Это тонкая пленка из светочувствительных клеток, которые преобразуют световые сигналы в электрические импульсы и передают их в мозг через нервы. Сетчатка содержит три типа клеток, называемых колбочками, которые реагируют на красный, зеленый и синий цвета. Кроме того, сетчатка имеет сложную нейронную сеть, которая обрабатывает информацию еще до того, как она достигнет мозга. Воссоздать такую сложную структуру — большой научный вызов.


Ученые из Пенсильвании придумали новое устройство, которое имитирует работу человеческого глаза. Оно состоит из специальной мембраны из оксида алюминия, на которой расположены датчики из светочувствительного материала под названием перовскит. Перовскит — это минерал, который обладает уникальными свойствами: он может поглощать свет разных цветов и превращать его в электричество. Ученые создали три разных перовскита, которые чувствительны к красному, зеленому и синему цветам, и соединили их в одну матрицу. Эта матрица играет роль искусственной сетчатки: она регистрирует световые сигналы и передает их в компьютер через провода.



Компьютер обрабатывает информацию с помощью нейроморфного алгоритма, который имитирует работу нейронной сети сетчатки. Нейроморфный алгоритм — способ вычисления, который подражает структуре и функциям человеческого мозга. Он может быстро и эффективно обрабатывать большие объемы данных и адаптироваться к изменяющимся условиям. Нейроморфный алгоритм преобразует электрические импульсы от перовскитов в цифровые изображения.

Искусственный глаз имеет ряд преимуществ перед настоящим глазом. Он реагирует на свет быстрее: человеческий глаз отвечает за 40-150 миллисекунд, а искусственный — за 30-40 миллисекунд. Он также видит мир в более высоком разрешении: на его сетчатке расположено 460 миллионов датчиков на квадратный сантиметр, а на настоящей сетчатке — только 10 миллионов клеток на квадратный сантиметр. Единственное, в чем он уступает настоящему глазу — это угол обзора: человеческий глаз видит 150 градусов, а искусственный — только 100 градусов.

Искусственный глаз может иметь множество применений в будущем. Он может помочь людям, которые потеряли зрение из-за повреждения или болезни глаза. Разработку можно использовать для создания человекоподобных роботов или беспилотных транспортных средств. Искусственный глаз также может быть полезен для исследования космоса или других экстремальных условий, где обычные камеры не подходят.

Это не первая попытка создать искусственный глаз: ранее другие ученые использовали наночастицы, жидкий металл или полупроводники для этой цели. Однако новое устройство является одним из самых продвинутых и близких к биологическому оригиналу.