Содержание
Создан искусственный глаз, который видит в темноте
Ученые создали искусственный электрохимический глаз, способный видеть в темноте и различать буквы. Устройство, созданное командой исследователей из Гонконгского университета науки и технологий имитирует структуру человеческого глаза и его работу. Как и сетчатка, устройство чувствительно к свету, но его реакция быстрее реакции настоящего глазного яблока. Безусловно, возможности нового устройства не могут сравниться с возможностями телескопов или приборов ночного видения, но у этого искусственного глаза огромный потенциал – его создатели полагают, что в будущем он сможет видеть лучше, чем человеческий глаз. Все-таки, будущее наступило!
В будущем искусственный глаз может стать органом зрения для человекоподобных роботов
Сетчатка человеческого глаза состоит из 10 миллионов клеток.
Как работает искусственный глаз?
Как пишут авторы научной работы, опубликованной в журнале Nature, искусственный глаз ElectroChemical EYE (EC-EYE) по своему размеру сопоставим с человеческим, а его диаметр немногим превышает пару сантиметров.
Глаз также оснащен несколькими мини-датчиками, которые работают на подобие человеческой сетчатки. Это оказалось возможным благодаря созданию мембраны, полусфера которой изготовлена из пористого оксида алюминия. Искусственная сетчатка покрыта крошечными датчиками из светочувствительного минерала под названием перовскит.
Мембрана выполняет ту же функцию, что и сетчатка человеческого глаза, покрытая чувствительными к свету клетками. Расположена она на задней части устройства и принимает свет, который проходит через линзу на передней части искусственного органа. Чрезвычайно светочувствительные гибкие провода, изготовленные из жидкого металла, запечатаны в резиновые трубки и имитируют работу зрительной коры головного мозга, передавая визуальную информацию, собранную датчиками, компьютеру для обработки. Эти провода, толщиной от 20 до 100 микрометров имитируют нервные волокна, соединяющие человеческий глаз с мозгом.
Вам будет интересно: Кожа, разработанная для смартфонов и человекоподобных роботов, реагирует на прикосновения
В настоящий момент искусственный аналог глаза реагирует на изменения за 30-40 миллисекунд.
Для сравнения – человеческий глаз реагирует на свет за 40-150 миллисекунд. Более того, электрохимический глаз видит мир в более высоком разрешении. Все потому, что на его мембране расположено 460 миллионов световых сенсоров на квадратный сантиметр. Внутри искусственного глаза находится ионная жидкость – аналог стекловидного тела – гелеподобное прозрачное вещество, которое заполняет пространство между хрусталиком и сетчаткой в глазу. В общем и целом новая разработка китайских ученых – самая точная на сегодняшний день искусственная копия человеческого глаза.
В заднюю часть искусственного яблока встроена синтетическая сетчатка с датчиками, которые измеряют свет, проходящий через линзу в передней части устройства. Провода, прикрепленные к задней стенке мембраны, передают сигналы от этих датчиков к внешним схемам для обработки, подобно тому, как нервные волокна соединяют глазное яблоко с мозгом.
Хотите всегда быть в курсе последних открытий из мира высоких технологий? Подписывайтесь на наш канал в Google News, чтобы не пропустить ничего интересного!
Как использовать искусственный глаз?
Как пишет Science News, в ходе испытаний устройство распознало буквы I, У, А и Е, включая некоторые символы.
Несмотря на то, что пока что глаз различает не так много, в будущем изобретение может быть использовано для разработки улучшенных протезов зрения, а также при создании человекоподобных роботов, наподобие всеми любимой Софии. Кстати, вы знали, что она стала первым в мире роботом, получившим гражданство? Подробности в материале моего коллеги Николая Хижняка.
Между тем, процесс изготовления самого точного аналога человеческого глаза дорогостоящий и включает в себя несколько этапов. К тому же, исследователям нужно аккуратно уменьшить жидкометаллические провода, что – по мнению самих ученых – напоминает хирургическую операцию. Но даже когда выполнены все условия, требуется время для дополнительных испытаний, чтобы определить срок эксплуатации нового девайса.
Неисключено, что новый дизайн искусственного глазного яблока может когда-нибудь подарить острое зрение андроидам или использоваться в качестве высокотехнологичного протеза.
Давайте дружить на нашем канале в Яндекс.
Дзен
Если говорить совсем просто – впереди еще очень много работы, но полученные результаты – уже прорыв. Создатели искусственного глаза полагают, что широкое использование созданный ими электрохимический глаз получит лет через 10. Примечательно, что устройство будет использоваться в производстве гуманоидных роботов, чьи способности, по мнению экспертов, скоро превзойдут способности человечества, такие дела.
Технологии будущего
Для отправки комментария вы должны или
Искусственный глаз из Китая «видит» лучше человеческого (3 фото) » 24Gadget.Ru :: Гаджеты и технологии
В России создадут новую мобильную операционную систему
Группа крупных российских IT-компаний, включая VK, «Яндекс», «Сбер» и «Ростелеком», намерена разработать собственную операционную систему на базе Android. Дополнительно будет представлена и платформа, способная заменить Google Mobile Services (GMS). Для этого будет учреждена совместная компания.
Читать дальше
Российские ноутбуки F+ tech теперь доступны с ОС «Альт»
Российские компании «Базальт СПО», разработчик программного обеспечения, и F+ tech, производитель инфраструктурного оборудования и мобильных решений, достигли соглашения о предустановке операционных систем «Альт» на ноутбуки для госорганизаций и корпоративного сектора.
Читать дальше
Тинькофф выпустит ювелирные платежные аксессуары с функцией Tinkoff Pay (2 фото)
Тинькофф совместно с российским брендом Artpayments выпустил ювелирные аксессуары для бесконтактной оплаты с функцией Tinkoff Pay. Клиенты Тинькофф смогут удобно оплачивать покупки без карты в одно касание — с помощью стильных изделий в виде шармов, бегунков, браслетов и брелков.
Читать дальше
Новые iPhone 15 станут более автономными, сохранив высокую производительность (2 фото)
Тайваньская TSMC, поставщик чипов для Apple, сегодня начала массовое производство чипов, по новой 3-нм технологии.
Вероятно, таким будет процессор A17 iPhone 15 Pro и iPhone 15 Ultra.Читать дальше
Вероятно, таким будет процессор A17 iPhone 15 Pro и iPhone 15 Ultra.Вконтакте
Одноклассники
Человеческий глаз является одним из самых сложных и между тем хрупких органов в нашем организме, при помощи которого мы получаем большую часть информации из окружающего мира. Над созданием искусственного аналога глаза трудятся ученые всего мира. Десятилетняя работа китайских исследователей из Гонконгского Университета науки и технологий увенчалась успехом при решении одной из важнейших проблем — создании светочувствительного аналога сетчатки человеческого глаза. Результатом сможет стать повышение эффективности остроты зрения для протезов, имплантатов и роботизированных систем.
По заявлению разработчиков новый искусственный глаз успешно имитирует сферическую форму естественного органа зрения. Светочувствительную сетчатку заменил материал перовскит, используемый в солнечных элементах.
Нервы, соединяющие сетчатку и головной мозг человека, в искусственной системе заменили нанопровода. Система крепится на надежной алюминиевой подложке сферической формы, фокусирующей свет. Световой поток, попадая на перовскитовую поверхность, генерирует сигнал, распознаваемый как изображение. На нынешнем этапе ученым остается решить ключевую задачу — налаживание «коммуникации» между искусственным глазом и человеческим мозгом.
Технические характеристики искусственного глаза значительно превосходят возможности человеческого зрения. Этому отчасти способствует гораздо большая плотность датчиков на единицу площади в аналоге, по сравнению с плотностью нервных окончаний в естественной сетчатке.
Китайцы добились плотности в 460 млн сенсоров на один квадратный сантиметр, тогда как природа подарила человеку сетчатку с плотностью 10 млн нейронов на квадратный сантиметр. В результате растет острота зрения и увеличивается диапазон частот, принимаемый искусственным глазом, способным «видеть» в инфракрасном диапазоне, реагируя на волны длиной 800 нм, что позволяет ориентироваться в сумерках и темноте.
Разработчики трудятся над интегрированием в систему элементов искусственного интеллекта, позволяющего не только увидеть предмет, но и получить первичную информацию о нем, непосредственно при первом визуальном контакте. Ученые надеются на практическую реализацию изобретения уже в ближайшее десятилетие.
Источник: scientificamerican
глаз китай технологии медицина здоровье бионика протез зрение
В Вашем браузере отключен JavaScript. Для корректной работы сайта настоятельно рекомендуется его включить.
что видят люди с бионическими глазами
Зрительные протезы, или «бионические глаза», обещают обеспечить искусственное зрение слабовидящим людям, которые раньше могли видеть. Устройства состоят из микроэлектродов, которые хирургическим путем помещают в один глаз или рядом с ним, вдоль зрительного нерва (который передает импульсы от глаза в мозг) или в головной мозг.
Микроэлектроды стимулируют части зрительной системы, все еще функционирующие у человека, потерявшего зрение.
Они делают это, используя крошечные электрические импульсы, подобные тем, которые используются в бионическом ухе или кохлеарном импланте.
Электрическая стимуляция выживших нейронов приводит к тому, что человек воспринимает небольшие пятна света, называемые фосфенами. Фосфен — это феномен восприятия света без того, чтобы свет действительно попадал в глаз — подобно цветам, которые вы можете видеть, когда закрываете глаза.
Зрительный нерв передает импульсы в мозг от сетчатки в задней части глаза.
с сайта Shutterstock.com
Эти фосфены у человека с бионическим глазом можно использовать для составления карты визуальной сцены. Таким образом, зрение, обеспечиваемое бионическим глазом, не похоже на естественное зрение. Это серия мигающих пятен и форм, которые человек использует для интерпретации своего окружения в процессе обучения — что-то вроде мигающей мозаики.
В настоящее время зрение, обеспечиваемое бионическим глазом, очень простое и может использоваться для таких задач, как определение местоположения объекта, обнаружение человека или поиск дверного проема.
Исследователи надеются, что будущие бионические глазные устройства обеспечат зрение с более высоким разрешением, но это сопряжено с определенными проблемами.
Как работает бионический глаз
Бионический глаз преобразует изображения с видеокамеры (левое изображение внизу) в высококонтрастное изображение (среднее изображение), часть которого выбирается для дальнейшей обработки. Это синее поле ниже, соответствующее уменьшенному полю зрения типичного бионического глаза.
Затем внешний видеопроцессор преобразует это высококонтрастное изображение в параметры электростимуляции, которые отправляются на имплантированные в глаз электроды. Реципиент бионического глаза воспринимает размытое изображение (справа на картинке), состоящее из вспышек света.
Слева — видеокамера; средний — высококонтрастное изображение; справа — дальнейшая обработка.
Автор предоставил
Что на самом деле видят реципиенты
Из опыта наших пациентов в Мельбурне мы знаем, что активность на электродах воспринимается как серия ярких вспышек, а не как постоянное восприятие.
Таким образом, мир представляет собой вспыхивающие вспышки света, представляющие основную форму — например, высоту и ширину — и приблизительное положение объекта перед камерой. Другие получатели сказали, что это было примерно так:
смотрит в ночное небо, где миллионы мерцающих огней выглядят почти как хаос.
Получателям необходимо использовать эти нерегулярные вспышки для интерпретации изображения с камеры. Поле зрения (объем наблюдаемого мира) невелико — около 30 градусов в ширину или одна ладонь на расстоянии вытянутой руки — поэтому реципиенты должны иметь хорошую память, чтобы собрать все изображение воедино.
Здесь могут помочь улучшения внешней камеры и обработки видео. Например, камеры с датчиком расстояния могут подсвечивать такие препятствия, как мусорный бак на тротуаре, а тепловизионные камеры могут подсвечивать фигуры людей. В настоящее время наилучшие результаты в значительной степени зависят от участия пациента и реабилитации.
Кто получит бионический глаз?
Тип бионического глаза, который может быть вариантом для пациентов, зависит от причины потери зрения. Имплантаты бионического глаза помещаются в само глазное яблоко и подходят только для людей, которые потеряли зрение из-за определенных заболеваний, таких как наследственные типы дегенерации сетчатки, известные как пигментный ретинит, и возрастная дегенерация желтого пятна.
Читать больше:
Объяснитель: что такое возрастная дегенерация желтого пятна?
На сегодняшний день только люди с дегенеративными заболеваниями сетчатки могут получить бионический глаз. Три ретинальных бионических глаза были одобрены для коммерческой продажи: Argus II, разработанный в США, Alpha-AMS в Германии и IRIS V2 во Франции.
В период с 2012 по 2014 год мы провели клиническое испытание с участием трех человек с использованием нового устройства, разработанного в Мельбурне, Австралия.
Это устройство может иметь более безопасный хирургический профиль, чем существующие бионические глаза, поскольку оно имплантируется в заднюю часть глаза, а не внутрь глаза.
До операции пациенты из Мельбурна не могли увидеть, как перед их лицом машет рука. С помощью имплантата бионического глаза они смогли находить объекты на столе и перемещаться между объектами на своем пути во время ходьбы, демонстрируя, что имплантат может предоставлять полезную визуальную информацию в реальном мире. Мы готовимся к испытанию имплантата второго поколения в следующем году. Все это имплантаты сетчатки, которые в основном использовались для людей с пигментным ретинитом.
Имплантат сетчатки состоит из микроэлектродов в глазу. Внешняя видеокамера, закрепленная на очках, фиксирует изображения, которые отправляются на микроэлектроды через имплантируемый стимулятор (показан здесь над ухом).
Институт бионики, предоставлен автором (без повторного использования)
Имплантаты, размещенные либо в зрительном нерве, либо непосредственно в головном мозге, могут принести пользу людям с более широким спектром состояний, таких как травма или глаукома.
Устройства для этих конкретных условий все еще находятся на стадии исследований, но ожидается, что в ближайшем будущем они начнут клинические испытания на людях.
Читать больше:
Объяснитель: что такое глаукома, «подлый вор» зрения?
Качество зрения с имплантом сетчатки сильно зависит от остаточного здоровья глаз пациента и способности интерпретировать созданные фосфены. Имплантированные электроды призваны воспроизвести функцию отсутствующих светочувствительных клеток (фоторецепторов). Но должны быть жизнеспособные выжившие нейроны, с которыми могут взаимодействовать электроды.
Еще одним осложняющим фактором является то, что в сетчатке много типов нейронов, но электроды слишком велики, чтобы избирательно воздействовать на отдельные типы. По этой причине бионические глаза не могут воспроизвести чувство цвета. На самом деле искусственное зрение сильно отличается от обычного зрения, и к нему нужно долго привыкать.
Можно ли улучшить качество изображения?
В настоящее время существует несколько подходов к улучшению качества изображения. Один из них — увеличить количество имплантированных микроэлектродов и сделать их меньше, что позволит им нацеливаться на избирательные нейроны для получения более независимых «пикселей» и большего разрешения. Существуют более новые нанотехнологические материалы, которые могут позволить электродам быть достаточно маленькими для обеспечения высокого разрешения.
Другой метод заключается в уточнении паттернов электрической стимуляции, чтобы лучше сфокусировать стимуляцию для активации кластеров нейронов меньшего размера. Мы также можем искусственно увеличить разрешение, создав «виртуальные электроды», где электрический ток распределяется между двумя или более электродами. Эти новые методы стимуляции могут улучшить стабильность, уменьшить размытость и, возможно, даже обеспечить элементарный контроль над цветом.
В конечном счете, исследователи стремятся понять и имитировать нейронный код, который сетчатка использует для связи с мозгом.
Если бы можно было воспроизвести паттерны активации фоторецепторов, правильное сообщение было бы передано в мозг. В результате зрение станет значительно более естественным.
Читать больше:
Некоторые люди не видят, но все же думают, что могут: вот как мозг контролирует наше зрение
Комбинируя эти методы, достигаемый уровень зрения может позволить пациентам самостоятельно перемещаться без использования собаки-поводыря или трости. Можно было бы распознавать повседневные предметы или даже эмоции на лицах близких. Какой подход в конечном итоге осуществим, покажет только время. Одно можно сказать наверняка: бионические глаза со временем станут лучше.
Все, что вам нужно знать о глазных протезах
Записаться на прием
Глазные протезы могут быть неестественными, но они все равно требуют регулярного ухода, чтобы оставаться удобными и привлекательными. Если у вас или члена вашей семьи есть глазной протез или он может понадобиться в будущем, вам следует ознакомиться с ответами на часто задаваемые вопросы о глазных протезах и уходе за ними.
Когда необходимы глазные протезы?
Глазные протезы используются для того, чтобы ваш внешний вид не пострадал после потери глаза в результате травмы или заболевания, например, рака, инфекции или глаукомы. После того, как ваш глаз будет удален во время хирургической процедуры, называемой энуклеацией, ваш врач прикрепит мышцы, которые контролировали ваш естественный глаз, к имплантату, который будет поддерживать ваш искусственный глаз. Хотя вы не сможете видеть глазом, прикрепление мышц к имплантату позволит вам двигать глазом в тандеме с другим глазом.
В ходе хирургической операции вам введут конформер — небольшое устройство, помещаемое под ваше веко, чтобы оно сохраняло округлую форму. Конформер будет заменен протезом глаза через несколько недель, когда вы полностью оправитесь от процедуры.
Глазные протезы сделаны из стекла?
Хотя многие люди до сих пор называют глазные протезы «стеклянными», на самом деле глаза сегодня изготавливаются из акрила.
Глаза-протезы тоже не круглые. На самом деле закруглена только видимая часть глаза. Примерно через четыре-шесть недель после операции вы посетите окулиста, чтобы подобрать глазной протез. Окуляристы — это техники, которые подгоняют и формируют протезы глаз и добавляют к ним раскрашенные радужные оболочки и зрачки. Техники должны быть не только знакомы с техническими аспектами установки глазных протезов, но также должны быть опытными художниками, которые могут создавать глаза, которые выглядят как живые.
Как чистить глазной протез?
Очистка обеспечивает комфорт для ваших глаз. В большинстве случаев вам нужно будет снимать и чистить глаз примерно каждые три недели, хотя график чистки будет зависеть от вашего уровня комфорта. Тщательно мойте руки перед тем, как прикасаться к глазам, чтобы предотвратить раздражение или инфекцию тканей в глазнице.
Ваши пальцы — единственный инструмент, который вам нужен для очистки глаз. Аккуратно потрите глаз, держа его под струей теплой воды.
Мыло обычно не требуется, но если оно требуется, выберите самое мягкое мыло, которое вы можете найти, чтобы предотвратить раздражение. Используйте мягкую ткань или салфетку, чтобы высушить глаз, прежде чем снова вставить его.
Чистка протеза в домашних условиях может помочь уменьшить количество мусора и белковых отложений, но вам все равно придется регулярно посещать окулиста для профессиональной чистки и полировки. Профессиональная чистка удаляет стойкие отложения и бактериальную инфильтрацию.
Американское общество окулистов рекомендует посещать окулиста не реже одного раза в год, если вы взрослый человек, и отмечает, что дети в возрасте до трех лет должны посещать его каждые три месяца, а дети в возрасте 9 лет и младше должны посещать его каждые шесть месяцев. Если вы отложите чистку, вы можете заметить выделения вокруг глазницы или раздражение век.
Как увеличить комфорт протеза глаза?
Смазывающие глазные капли снимают сухость и раздражение, которые могут быть проблемой, если у вас искусственный глаз.
Вместо того, чтобы выдавливать несколько капель в глаз, осторожно распределите их по поверхности протеза пальцем. Вы можете использовать капли так часто, как вам нужно.
Потребуется ли мне когда-нибудь заменить глазной протез?
Хотя акрил, используемый для изготовления глазного протеза, очень прочен, вам придется периодически менять глаз. Со временем изменения в глазнице могут повлиять на прилегание протеза. Профессиональная полировка очень эффективна для удаления поверхностных царапин, но она может не устранить более глубокие царапины, которые портят внешний вид ваших глаз. Если пришло время заменить ваш глаз, вы можете заметить, что он не совсем выглядит так, как раньше, или что ваше веко начало провисать. Другие признаки того, что вам может потребоваться замена, включают частые инфекции, сухость, которая не устраняется смазывающими каплями или выделениями из лунки.
Регулярный уход за зрением поможет сохранить искусственный глаз и естественный глаз в хорошем состоянии.