Máquinas cada vez más parecidas a los seres vivos: científicos desarrollan un ojo biónico con visión en color
Desarrollan una nueva retina que detecta movimiento con un 98,6% de precisión — y eso no es todo
Ingenieros de Hong Kong crearon un ojo artificial que distingue colores, ve el espacio con un ángulo superior a 160° y detecta movimiento por sí mismo. Durante las pruebas, el nuevo sistema reconoció movimientos con una precisión del 98,6%, y para transmitir la información necesaria requería más de un 99,95% menos de ancho de banda que una cámara convencional.
El secreto principal del desarrollo radica en la forma de procesar la imagen. Una cámara habitual graba continuamente fotogramas y los envía al procesador, que compara las imágenes y busca objetos en movimiento. El ojo artificial detecta cambios directamente en el sensor fotosensible, por lo que ya no es necesario transmitir toda la secuencia de imágenes. El sistema señala de inmediato la información sobre el movimiento, liberando al procesador de trabajo innecesario.
El propio ojo también está construido de forma inusual. En lugar de la matriz plana habitual, los ingenieros crearon una retina electrónica semiesférica que reproduce la curvatura de la superficie interna del ojo real. La forma curva ayuda a cubrir un amplio campo y a reducir las aberraciones ópticas, que a menudo requieren lentes adicionales y procesamiento por software en cámaras convencionales.
En la superficie de la retina artificial colocaron 367 500 píxeles fotosensibles con una densidad de 1905 píxeles por pulgada. La visión a color depende de tres capas sensibles a la luz roja, verde y azul. Juntas permiten distinguir colores, y el rango total de sensibilidad se extiende de 300 a 800 nanómetros, abarcando la luz visible y parte de las regiones adyacentes del espectro.
La tarea más compleja fue fabricar un sensor curvado con tal cantidad de píxeles. Los métodos tradicionales de producción de microchips están diseñados principalmente para superficies planas, por lo que los ingenieros desarrollaron una tecnología especial de procesamiento láser tridimensional. Con su ayuda lograron colocar cientos de miles de elementos fotosensibles en la semiesfera.
El progreso es especialmente notable en comparación con la primera versión del ojo artificial. En 2020 los desarrolladores consiguieron colocar en la retina curva apenas 100 píxeles. Ahora su número ha crecido 3675 veces, y el dispositivo aprendió a distinguir colores y a detectar movimiento sin transmitir continuamente fotogramas completos.
El desarrollo puede ser útil para robots, drones y automóviles autónomos, que deben vigilar continuamente el entorno. Para visión por computadora no basta con una imagen nítida; la rapidez de reacción también es importante. Si el sensor detecta los movimientos por sí mismo, el sistema de cálculo tiene que procesar menos información, lo que potencialmente ayuda a ahorrar energía y a reaccionar más rápido ante lo que ocurre.
Por ahora el ojo artificial existe como un sistema experimental, y los investigadores confirmaron su eficacia en condiciones de laboratorio. Los desarrolladores esperan aumentar la resolución de la siguiente versión hasta un millón de píxeles. Antes de que la tecnología llegue a robots reales, los ingenieros deben comprobar qué tan bien el nuevo sensor maneja el movimiento y escenas complejas fuera del laboratorio.