Содержание
Инфракрасное зрение – Мир Знаний
Разные животные различно видят при отсутствии света. Некоторые из них с помощью инфракрасного зрения прекрасно видят в темноте.
Как выяснили в 1892 году ученые, гремучих змей привлекает пламя зажженных спичек. Но поначалу ученые думали, что змеи реагируют на мерцание пламени. Теперь мы знаем, что определенные разновидности змей и некоторые другие животные могут воспринимать тепло, излучаемое телом других животных.
«Тепловидящие» змеи
Проведенные в 30-х годах XX века учеными эксперименты с гремучими и родственными им ямкоголовыми змеями (кроталидами) показали, что змеи действительно могут как бы видеть тепло, испускаемое пламенем. Рептилии оказались способными обнаруживать на большом расстоянии едва уловимое тепло, испускаемое нагретыми предметами, или, иначе говоря, они были способны чувствовать инфракрасное излучение, длинные волны которого невидимы для человека.
Способность ямкоголовых змей чувствовать тепло настолько велика, что они могут на значительном расстоянии уловить тепло, излучаемое крысой. Датчики тепла находятся у змей в небольших ямках на морде, откуда и их название — ямкоголовые. В каждой небольшой, расположенной между глазами и ноздрями, направленной вперед ямке имеется крошечное, как булавочный укол, отверстие. На дне этих отверстий расположена мембрана, сходная строением с сетчаткой глаза, содержащая мельчайшие терморецепторы в количестве 500-1500 на квадратный миллиметр. Терморецепторы 7000 нервных окончаний соединены с ветвью тройничного нерва, расположенной на голове и морде. Поскольку зоны чувствительности обеих ямок перекрываются, ямкоголовая змея может воспринимать тепло стереоскопически. Стереоскопическое восприятие тепла позволяет змее, улавливая инфракрасные волны, не только находить добычу, но и оценивать расстояние до нее. Фантастическая тепловая чувствительность сочетается у ямкоголовых змей с быстрой реакцией, позволяющей шеям моментально, менее чем за 35 миллисекунд, реагировать на тепловой сигнал. Не удивительно, что обладающие такой реакцией змеи очень опасны.
Движение ради убийства
Способность улавливать инфракрасное излучение дает ямкоголовым змеям значительные возможности. Они могут охотиться ночью и преследовать основную свою добычу — грызунов в их подземных норах. Хотя у этих змей имеется высокоразвитое обоняние, которое они также используют для поиска добычи, их смертоносный бросок направляется теплочувствительными ямками и дополнительными терморецепторами, расположенными внутри пасти.
Хотя инфракрасное чутье у других групп змей изучено хуже, известно, что удавы и питоны также имеют термочувствительные органы. Вместо ямок эти змеи имеют более 13 пар терморецепторов, расположенных вокруг губ.
Видение в красном свете
В глубинах океана царит мрак. Туда не доходит свет солнца, и там мерцает только свет, испускаемый глубоководными обитателями моря. Как светлячки на суше, эти создания снабжены органами, генерирующими свет.
Обладающий огромной пастью черный малакост (Malacosteus niger) живет в полной темноте на глубинах от 915 до 1830 м и является хищником. Как же он может охотиться в полной темноте? Малакост способен видеть так называемый дальний красный свет. Световые волны в красной части так называемого видимого спектра имеют наибольшую длину волны, около 0,73-0,8 микрометра. Хотя этот свет невидим для человеческого глаза, его видят некоторые рыбы, в том числе черный малакост. По бокам глаз малакоста находится пара биолюминесцентных органов, испускающих сине-зеленый свет.
Большинство других биолюминесцируюших создании в этом царстве тьмы также испускают голубоватый свет и имеют глаза, чувствительные к волнам голубой области видимого спектра.
Вторая пара биолюминесцентных органов черного малакоста расположена ниже его глаз и дает дальний красный свет, который невидим остальным, живущим в глубинах океана. Эти органы дают черному малакосту преимущество перед соперниками, так как испускаемый им свет помогает ему увидеть добычу и позволяет поддерживать связь с другими особями своего вида, не выдавая своего присутствия.
Есть, чтобы видеть
Но каким же образом черный малакост видит дальний красный свет? Согласно поговорке «Ты есть то, что ты ешь», он действительно получает эту возможность, поедая крошечных веслоногих рачков — копеиод, которые, в свою очередь, питаются бактериями, поглощающими дальний красный свет. В 1998 году группой ученых из Великобритании, в состав которой входили доктор Джулиан Партридж и доктор Рои Дуглас, было обнаружено, что сетчатка глаз черного малакоста содержит модифицированный вариант бактериального хлорофилла — фотопигмента, способного улавливать лучи дальнего красного света.
Зрение в темноте
Благодаря дальнему красному свету некоторые рыбы могут видеть в воде, которая нам показалась бы мерной. Кровожадная пиранья в мутных водах Амазонки, например, воспринимает воду как темно-красную, цвет более проницаемый, чем черный. Вода выглядит красной из-за частиц растительности красного цвета, которые поглощают лучи видимою спектра. Только лучи дальнего красного света проходят сквозь мутную воду, и их может видеть пиранья. Инфракрасные лучи позволяют ей видеть добычу, даже если она охотится в полной темноте.
Так же как у пираньи, у карасей в их естественных местах обитания пресная вода часто бывает мутной, переполненной растительностью. И они адаптируются к этому, имея способность различать дальний красный свет. Действительно, их визуальный ряд (уровень) превышает таковой пираньи, так как они могут видеть не только в дальнем красном, но и в настоящем инфракрасном свете. Так что ваша любимая домашняя золотая рыбка может разглядеть гораздо больше, чем вы думаете, включая «невидимые» инфракрасные лучи, испускаемые обычными бытовыми электронными приспособлениями, такими, как телевизионный пульт и пучок лучей охранной сигнальной системы.
В уникальном эксперименте мыши получили инфракрасное зрение / Хабр
Специальные наночастицы (показаны белым цветом) цепляются за палочки (слева) и колбочки (справа) в фоторецепторах мыши.
Инъецируя наночастицы в глаза мышей, учёные позволили им видеть ближний инфракрасный свет – электромагнитное излучение, обычно не видимое грызунами (или человеком). Уникальный прорыв, который ещё более необычен при понимании, – такая техника может быть использована на человеке.
Научная группа во главе с Тианом Сюэ из University of Science and Technology of China и Ганг Ханом из University of Massachusetts Medical School изменила зрение мышей так, чтобы они могли видеть ближний инфракрасный свет (NIR), сохранив свою естественную способность видеть нормальный свет. Это было выполнено при помощи инъекции специальных наночастиц в их глаза. Эффект продолжался около 10 недель и без каких-либо серьёзных побочных эффектов.
Серия испытаний показала, что мыши реально видели инфракрасный свет, а не какие-то иные вещи. Учёные говорят, что человеческий глаз не слишком отличается от глаз мышей, что приводит к фантастической перспективе применения подобной техники к человеку.
Люди и мыши способны видеть лишь узкий участок электромагнитного спектра, обозначенного радужной полосой. Иные животные, например птицы или пчёлы, способны видеть ультрафиолетовое, а змеи инфракрасное излучение.
Люди, как и мыши, способны видеть лишь узкий участок электромагнитного спектра. Спектр длин волн, невидимых для человека, огромен, мы не видим ничего за границами так называемого видимого спектра (длины волн 380 — 740 нанометров). Инфракрасное излучение существует в виде более длинных волн, от 800 нм до миллиметра.
Объекты в мире, будь то люди или горячая тарелка супа или что-то холодное, как кубик льда, испускают инфракрасное излучение. Млекопитающие, такие как люди и мыши, не могут видеть NIR, но у нас есть технологии, а именно очки ночного или теплового зрения, которые могут преобразовать этот невидимый спектр в свет, который мы можем видеть. Новая техника, используемая на мышах, делает что-то похожее, но вместо того, чтобы полагаться на носимые технологии, учёные использовали биологическое решение.
Чтобы позволить мышам видеть за пределами обычного видимого спектра, Тиан и Ганг разработали специальные наночастицы, повышающие частоту излучения, и способные функционировать в уже существующих глазных структурах грызунов. Капли жидкости, содержащие крошечные частицы, впрыскивали прямо в их глаза, в которых с помощью специальных якорей они плотно прилегали к фоторецепторным клеткам. Фоторецепторные клетки – палочки и колбочки – обычно поглощают длины волн видимого света, которые мозг интерпретирует как зрение. В эксперименте инъецированные наночастицы преобразовывали NIR в видимую волну, которую мозг мыши мог воспринимать как визуальную информацию (в указанном примере они считали NIR зелёным светом). Наночастицы были в глазах в течение двух месяцев, позволяя мышам видеть как NIR, так и видимый свет с минимальными побочными эффектами.
Графическое изображение процесса зрения. Когда инфракрасный свет (красный) проникает в клетку фоторецептора (светло-зелёный кружок), наночастицы (розовые кружки) преобразуют NIR в видимый зелёный свет.
Наночастицы на фоторецепторных клетках служили в качестве преобразователя инфракрасного света. Инфракрасные волны были захвачены в сетчатке наночастицами, которые затем излучали их как более короткие волны видимого света. Таким образом, палочки и колбочки, поглощающие более короткие волны, смогли принять этот сигнал и затем направить преобразованную информацию в зрительную зону коры головного мозга. В частности, инъецированные частицы поглощали NIR длиной около 980 нм и преобразовывали его в свет длины 535 нм. Мыши воспринимали инфракрасный свет как зелёный. Результат был аналогичен наблюдению NIR в очках ночного видения, за исключением того, что мыши также могли сохранять своё нормальное восприятие видимого света. Как уже указывалось, эффект был временным, примерно несколько недель, у некоторых мышей мутнела роговица, которая быстро прояснялась.
Чтобы доказать, что метод действительно работает, Тиан и Ганг провели серию тестов и экспериментов.
Например, зрачки мышей уменьшались при воздействии NIR, тогда как зрачки мышей без инъекции этого не делали. А при воздействии исключительно NIR измерения электрической активности мозга у мышей, которым инъецировали наночастицы, показали, что глаза и зрительная кора функционируют как в присутствии видимого света.
Поведенческие тесты также показали, что техника работает. Мышей, помещённых в Y-образный лабиринт, учили распознавать местоположение скрытой платформы убежища, на которую указывает NIR. В ходе испытаний инъецированные мыши постоянно находили платформу, а мыши без инъекций плавали вокруг лабиринта. Иное испытание включало в себя коробку с двумя отделениями: одно полностью без света, а иное освещённое NIR. Мыши, как ночные существа, тяготеют к темноте. В тестах мыши, которым инъецировали наночастицы, проводили больше времени в отделении без света, а мыши без инъекций не проявляли предпочтения.
«Эти обширные эксперименты не оставляют сомнений в том, что мыши, инъецированные наночастицами, чувствительными к инфракрасному излучению, приобретают способность видеть инфракрасный свет и получать визуальную информацию», – сказал Владимир Кефалов, профессор офтальмологии и зрительных наук в Вашингтонском университете в Сент-Луисе.
В пресс-релизе Тиан указал, что наночастицы цеплялись за палочки и колбочки, и были активированы ближним инфракрасным светом, поэтому «мы считаем, что эта технология будет работать и в человеческих глазах, не только как сверхзрение, но и в терапевтических целях». В интервью с Cell он уточнил, сказав:
В отличие от мышей, люди и иные приматы имеют структуру сетчатки, которая называется фовеа, обеспечивающая центральное зрение высокой чёткости. В человеческой фовеа плотность колбочек намного больше, чем палочек; в то время как в сетчатке мыши количество палочек больше. Поскольку колбочки имеют различную чувствительность к спектру и интенсивности по сравнению с палочками, нам может потребоваться точная настройка спектра излучения UCNP для более эффективной активации колбочек нужного типа у человека.
Как сказал Тиан, чтобы указанная технология работала у человека, её нужно изменить, но новые эксперименты показывают, что её изменение возможно. Кефалов сказал, что потенциал применения подобной концепции на человеке является реальным и захватывающим, но он предупредил, что нам ещё предстоит пройти длинный путь.
«Авторы показали, что однократная инъекция наночастиц не оказывает вредного влияния на сетчатку мыши», – сказал Кефалов. «Тем не менее, ещё неясно, потребует ли практическое инфракрасное зрение повторных инъекций и, если так, не окажет ли хроническое инфракрасное зрение влияние на структуру и функцию наших глаз».
Способность видеть инфракрасный свет кажется фантастикой, но это было бы, несомненно, полезным признаком. Мы могли бы видеть множество вещей за границами нашего обычного визуального спектра – и у нас была бы встроенная система ночного зрения. Как Тиан объяснил Cell:
Учёные пытаются разработать новую технологию, позволяющую использовать способности за границами наших естественных возможностей. Видимый свет, который может восприниматься естественным зрением человека, занимает очень небольшую часть электромагнитного спектра. Электромагнитные волны длиннее или короче, чем видимый свет, несут гораздо больше информации. В зависимости от материала, объект также может иметь различное поглощение и отражение в ближнем ИК. Мы не можем обнаружить эту информацию невооружённым глазом.
Ещё одна интересная особенность этого потенциального улучшения заключается в том, что человеку не нужно носить громоздкое и энергоёмкое оборудование, такое как очки ночного зрения. И технология не требует никаких генетических манипуляций. Скорее всего, военные будут заинтересованы в указанной работе.
Дайонг Джин из School of Mathematical and Physical Sciences at the University of Technology Sydney назвал новую работу «очень инновационной и вдохновляющей». Дайонг сказал, что, насколько ему известно, «эта работа является первым примером имплантируемых и «носимых» оптических наноустройств». Он сказал, что важно, чтобы у мышей не было воспаления или клеточной гибели, но возможно, что некоторые клетки поглощали наночастицы, перспектива, «заслуживающая более тщательного изучения».
Аналогично, Кефалов был впечатлён исследованием, заявив, что «авторы проделали удивительно хорошую работу, охарактеризовав эффект инъекции чувствительных к инфракрасному излучению наночастиц на зрительную функцию мышей», добавив, что эта «новаторская работа демонстрирует оригинальный и мощный метод усиления способности зрительной системы обнаруживать свет за границами естественного видимого спектра». Он считает, «поразительно», что наночастицы, скорее всего, не мешают нормальной функции фоторецепторов в видимом свете.
Касаемо того, можно ли использовать эту технику в целях коррекции нарушений зрения, таких как дальтонизм, это менее ясно, сказал он.
«Поскольку приём основан на способности фоторецепторов обнаруживать и усиливать световые сигналы, использование его в целях лечения нарушений функции фоторецепторов потребует разработки новых этапов, кроме преобразования света за границами видимого спектра», – сказал Кефалов.
Заглядывая в будущее, Тиан и Ганг хотели бы усовершенствовать методику с помощью наночастиц на органической основе, состоящих из разрешённых FDA веществ, что может привести к ещё более яркому инфракрасному зрению. Они также хотели бы настроить технику, чтобы она была более близка к биологии человека. Оптимистично оценивая направление технологии, Тиан и Ганг уже подали заявку на патент, касающийся их работы.
Я уже представляю телевизионные рекламные ролики: «Спросите своего врача, подходит ли вам зрение в ближнем инфракрасном спектре».
www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(19)30101-1
В чем разница между тепловизором и ночным видением?
Это видео недоступно из-за ваших настроек файлов cookie.
Давайте начнем с небольшой предыстории. Наши глаза видят отраженный свет. Камеры дневного света, приборы ночного видения и человеческий глаз работают по одному и тому же основному принципу: энергия видимого света попадает на что-то и отражается от него, затем датчик принимает ее и превращает в изображение.
Будь то глазное яблоко или камера, эти детекторы должны получать достаточно света, иначе они не смогут сделать изображение. Очевидно, ночью нет солнечного света, который мог бы отражаться от чего-либо, поэтому они ограничены светом, обеспечиваемым звездным светом, лунным светом и искусственным освещением. Если их недостаточно, они не помогут вам увидеть.
Тепловизоры
Тепловизоры совсем другие. На самом деле мы называем их «камерами», но на самом деле это сенсоры. Чтобы понять, как они работают, первое, что вам нужно сделать, это забыть все, что вы думали, что знали о том, как камеры делают снимки.
FLIR делают снимки от тепла, а не от видимого света. Тепло (также называемое инфракрасным или тепловым , энергией) и свет являются частями электромагнитного спектра, но камера, которая может обнаруживать видимый свет, не увидит тепловую энергию, и наоборот.
Однако тепловизионные камеры
обнаруживают не только тепло; они обнаруживают крошечные различий в тепле — всего 0,01°C — и отображают их в виде оттенков серого или других цветов. Это может быть сложной идеей для понимания, и многие люди просто не понимают эту концепцию, поэтому мы потратим немного времени на ее объяснение.
Все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, выделяет тепловую энергию, даже лед. Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется «тепловой сигнатурой». Когда два объекта рядом друг с другом имеют даже немного разные тепловые сигнатуры, они достаточно четко видны для FLIR независимо от условий освещения.
Тепловая энергия поступает из комбинации источников, в зависимости от того, что вы просматриваете в данный момент. Некоторые вещи — например, теплокровные животные (включая людей!), двигатели и машины — создают собственное тепло биологически или механически. Другие вещи — земля, скалы, буйки, растительность — поглощают солнечное тепло днем и излучают его ночью.
Поскольку разные материалы поглощают и излучают тепловую энергию с разной скоростью, область, которую мы считаем одной температурой, на самом деле представляет собой мозаику слегка различающихся температур. Вот почему бревно, которое несколько дней подряд находилось в воде, будет иметь другую температуру, чем вода, и, следовательно, будет видно тепловизору. FLIR обнаруживают эти перепады температур и преобразуют их в детали изображения.
Хотя все это может показаться довольно сложным, реальность такова, что современные тепловизионные камеры чрезвычайно просты в использовании. Их образы четкие и простые для понимания, не требующие обучения или интерпретации. Если вы можете смотреть телевизор, вы можете использовать тепловизионную камеру FLIR.
Приборы ночного видения
Эти зеленоватые изображения, которые мы видим в кино и по телевизору, исходят от очков ночного видения (ПНВ) или других устройств, использующих те же базовые технологии. ПНВ поглощают небольшое количество видимого света, значительно увеличивают его и проецируют на дисплей.
Камеры, изготовленные по технологии NVG, имеют те же ограничения, что и невооруженный глаз: если видимого света недостаточно, они плохо видят. Качество изображения всего, что зависит от отраженного света, ограничено количеством и силой отраженного света.
NVG и другие камеры для слабого освещения не очень полезны в сумеречные часы, когда света слишком много для их эффективной работы, но недостаточно для того, чтобы вы могли видеть невооруженным глазом. На тепловизионные камеры не влияет видимый свет, поэтому они могут давать четкие изображения, даже когда вы смотрите на заходящее солнце. На самом деле, вы можете направить прожектор на FLIR и получить идеальное изображение.
Камеры с инфракрасной подсветкой (I2)
Камеры
I2 пытаются генерировать собственный отраженный свет, проецируя луч энергии ближнего инфракрасного диапазона, который может видеть их формирователь изображения, когда он отражается от объекта. Это работает до определенного момента, но камеры I2 по-прежнему полагаются на отраженный свет для создания изображения, поэтому у них те же ограничения, что и у любой другой камеры ночного видения, которая зависит от энергии отраженного света: малая дальность и плохой контраст.
Контраст
Все эти камеры видимого света — камеры дневного света, камеры NVG и камеры I2 — работают, обнаруживая энергию отраженного света. Но количество отраженного света, которое они получают, — не единственный фактор, определяющий, сможете ли вы видеть с помощью этих камер: контрастность изображения также имеет значение.
Если вы смотрите на что-то с большим контрастом по сравнению с окружением, у вас будет больше шансов увидеть это с помощью камеры видимого света. Если у него нет хорошего контраста, вы не будете хорошо его видеть, как бы ярко ни светило солнце. Белый объект на темном фоне имеет большой контраст. Однако этим камерам будет трудно увидеть более темный объект на темном фоне. Это называется плохой контраст. Ночью, когда отсутствие видимого света естественным образом снижает контрастность изображения, производительность камеры с видимым светом страдает еще больше.
Ни одного из этих недостатков лишены тепловизоры
. Во-первых, они не имеют ничего общего с энергией отраженного света: они видят тепло. Все, что вы видите в обычной повседневной жизни, имеет тепловую сигнатуру. Вот почему у вас гораздо больше шансов увидеть что-то ночью с тепловизором, чем с камерой видимого света, даже с камерой ночного видения.
Фактически, многие из объектов, которые вы могли бы искать, например, люди, создают свой собственный контраст, потому что они выделяют собственное тепло. Тепловизоры их хорошо видят, потому что они не просто делают снимки от тепла; они делают снимки с минуты различий в тепле между объектами.
Приборы ночного видения имеют те же недостатки, что и телекамеры для дневного и слабого освещения: им нужно достаточно света и достаточно контраста для создания пригодных для использования изображений. Тепловизоры, с другой стороны, ясно видят днем и ночью, создавая при этом свой собственный контраст. Без сомнения, тепловизионные камеры являются лучшим вариантом круглосуточной съемки.
ИНФРАКРАСНОЕ ЗРЕНИЕ
Где мы можем помочь вам сменить фиксированное мышление на мышление роста?
Покажите мне, как развить мышление роста
НАША МИССИЯ
Добро пожаловать в ООО «ИНФРАРЕД ВИЗИОН». Мы ваши опытные наставники в переходе от фиксированного мышления к мышлению роста. Задать вопрос? Действительно ли я живу или просто существую? Будьте готовы к Переопределить свои приоритеты, Перестроить свое будущее, Восстановить ясность и направление.
Расскажи мне больше
С возрастом жизненные невзгоды сильно ударяют по нам, и иногда мы теряем из виду то, КТО мы есть на самом деле. Нам НУЖНА поддержка от того, кто понимает процесс старения и знает, как помочь вам найти лучшую версию себя для личного развития и роста.
Будь то ваша личная неуверенность, финансовая неуверенность по мере приближения к пенсии, застой в карьере или отсутствие видения и непонимание того, что будет вашей следующей главой, как ваш наставник, мы будем направлять вас на каждом этапе пути к преобразованию. Ваше мировоззрение, которое изменит вашу жизнь.
Результаты? Четкие, действенные стратегии, «адаптированные» к вашим уникальным индивидуальным потребностям, которые вы можете немедленно реализовать, позволят вам преодолеть невзгоды и проложить путь к преобразованию вашего мировоззрения, чтобы изменить вашу жизнь. Запланируйте 30-минутный бесплатный чат, чтобы узнать, подходит ли вам ИНФРАКРАСНОЕ ЗРЕНИЕ.
Когда у вас есть «ИНФРАКРАСНОЕ ВИДЕНИЕ» вашей жизни, вы будете идти по жизни с лазерно-ориентированным проводником к своей непосредственной цели. Вы сможете «ЖИТЬ» с огнем, который сожжет все ваши отговорки, препятствия и прокрастинацию. Вы выйдете на другую сторону с сияющей собой, которая будет сиять блеском и страстью к выполненной судьбе
— Г-жа Меша Р. Мебане -Притчи 29:18
ЭТО IV МЕСЯЦ РАЗУМА!
Этот месяц посвящен тому, чтобы широко взглянуть на силу правильного мышления для подготовки к 2023 году. У вас есть ИНФРАКРАСНОЕ ВИДЕНИЕ на 2023 год? Если нет, мы можем доставить вас туда.
Чтобы начать, нажмите здесь.
Мы — ваш инструмент в вашем наборе инструментов, который поможет вам перейти от фиксированного мышления к развивающемуся…
Вы живете или просто существуете? INFRARED VISION поможет вам ответить на этот вопрос и применить действенные инструменты, которые откроют ваше мышление и переопределят, перестроят и восстановят жизнь с бесконечными возможностями для вас, когда вы вступите во вторую половину своей жизни.
Посмотрите, как мы меняем вашу жизнь к лучшему.
Где мы можем изменить ваше мировоззрение, чтобы изменить вашу жизнь?
ВЕРНИТЕ СВОЮ ЦЕННОСТЬ
Если неуверенность в себе и самосаботажные убеждения мешают вам испытать настоящую радость, давайте разработаем ваш Visionprint так, чтобы Переосмыслить то, кто вы есть, изменить свое мышление и принять новый личность себя, которая делает вас по-настоящему счастливым.
РАЗВИТИЕ КАРЬЕРЫ
Если вы потеряли страсть к своей карьере или столкнулись с карьерным возрастом и/или дискриминацией — реальностью как для мужчин, так и для женщин старше 40 лет, — то создание вашего Visionprint имеет решающее значение для Перестроить свой путь.