ابتكار عين اصطناعية للروبوتات والسيارات ذاتية القيادة تحاكي بؤبؤ العين البشري

تواجه الروبوتات، والسيارات ذاتية القيادة، والمسيرات صعوبة في الرؤية عند حدوث تغير مفاجئ في الإضاءة، ما يشبه "العمى" المؤقت، والمثال على ذلك هو خروج سيارة من نفق مظلم إلى ضوء الشمس الساطع، حيث تحتاج الكاميرا إلى وقت لضبط فتحة العدسة، وخلال هذه الثواني تتحرك السيارة بشكل شبه أعمى.

ويقدم بحث جديد نشر في مجلة Science Robotics حلا لهذه المشكلة، وهو عين اصطناعية تغير حجم بؤبؤها تلقائيا كما يفعل عضو الرؤية الحي.

تستخدم الكاميرات التقليدية أجهزة استشعار مسطحة، مما يحد من مجال رؤيتها ويخلق تشوهات مكانية. لكن فريق الباحثين اتبع نهجا مختلفا، فصنع مصفوفة ضوئية منحنية تحاكي شكل مقلة العين، تتميز بزاوية رؤية فائقة الاتساع، ويمكنها التقاط موجات ضوئية من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء.

الابتكار الرئيسي كان في نظام التحكم بالضوء. بدلا من شفرات الغشاء الميكانيكية، استخدم العلماء معدنا سائلا على شكل سبيكة الغاليوم-الإنديوم (EGaIn)، يوضع في قنوات دقيقة مملوءة بمحلول يحاكي البيئة المالحة للكائن الحي.

تعمل الآلية وفق مبدأ التغذية الراجعة البيولوجية، عندما يسقط الضوء على أجهزة الاستشعار، يتولد تيار كهربائي يحرك قطرات المعدن السائل، وعند ملامستها للأقطاب الكهربائية، تنشأ ومضات كهربائية تنقل الإشارة إلى البؤبؤ الاصطناعي.

كلما كان الضوء أكثر سطوعا، زاد تردد النبضات، فينتشر المعدن السائل ليسد جزءا من الفتحة ويقلل تدفق الضوء، في الأجواء القاتمة، ينخفض تردد الومضات، وينكمش المعدن، ويتسع "البؤبؤ".

وبفضل خصائص السائل، يمكن للعين الاصطناعية أن تتخذ أشكالا مختلفة، مثل البؤبؤ العمودي كما هو الحال عند القطط.

أظهرت الاختبارات تفوق النظام على الكاميرات التقليدية، ففي ظروف الإضاءة الزائدة، بلغت دقة التعرف على الأنماط مع بؤبؤ ثابت 68.38% فقط، بينما ارتفعت إلى 83.56% بعد تنشيط البؤبؤ المعدني السائل المتكيف.

وأكد مؤلفو البحث: "يمتلك هذا النظام مرونة هائلة وإمكانات كبيرة لمحاكاة ردود أفعال بؤبؤ العين للعديد من أنواع الكائنات الحية".

إن دمج مثل هذه "العيون" في الإنتاج التسلسلي للمسيرات يمكن أن يعزز بشكل جذري سلامة المرور على الطرق وكفاءة روبوتات البحث والإنقاذ في الظروف الصعبة.