استلهام كاميرا مطورة من الذباب والخفافيش

صور ثلاثية الأبعاد مُعاد بناؤها للحرف «X» (الفريق البحثي)

طوّر اثنان من المهندسين البيولوجيين في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجليس، فئة جديدة من أنظمة الكاميرا ثلاثية الأبعاد الإلكترونية التي يمكنها محاكاة الرؤية المتعددة في الذباب، واستشعار السونار الطبيعي للخفافيش، مما ينتج عنه تصوير متعدد الأبعاد بنطاق عمق غير عادي.
ووفق دراسة نشرتها أول من أمس دورية «نيتشر كومينيكيشن»، فإن الكاميرا يمكنها فك شفرة حجم وشكل الأشياء المخفية حول الزوايا، أو خلف العناصر الأخرى، ويمكن دمج التكنولوجيا في المركبات ذاتية القيادة أو أدوات التصوير الطبي بقدرات استشعار تتجاوز بكثير ما يُعدّ اليوم من أحدث التقنيات.
وفي الظلام، يمكن للخفافيش أن تتخيل صورة نابضة بالحياة لمحيطها، باستخدام شكل من أشكال تحديد الموقع بالصدى أو السونار؛ حيث يرتد صريرها عالي التردد عن محيطها وتلتقطه آذانها، وتخبرهم الاختلافات الطفيفة في المدة التي يستغرقها الصدى للوصول إلى الأذن وشدة الصوت بمكان الأشياء، وما الذي يعترض طريقهم، ومدى قرب الفريسة المحتملة.
وعديد من الحشرات له عيون مركبة على شكل هندسي؛ حيث تتكون كل عين من مئات إلى عشرات الآلاف من الوحدات الفردية للبصر، ما يجعل من الممكن رؤية الشيء نفسه من خطوط نظر متعددة. فعلى سبيل المثال، تمنح عيون الذباب المنتفخة منظراً بزاوية 360 درجة تقريباً، على الرغم من أن عيونها لها طول تركيز ثابت، ما يجعل من الصعب عليها رؤية أي شيء بعيد، مثل صواعق الذباب المثبتة عالياً.
واستوحى الفريق البحثي في جامعة كاليفورنيا هاتين الظاهرتين الطبيعيتين الموجودتين في الذباب والخفافيش، وشرع في تصميم نظام كاميرا ثلاثي الأبعاد عالي الأداء، بإمكانيات متقدمة تستفيد من هذه المزايا، وتعالج في الوقت نفسه أوجه القصور في الطبيعة.
ويقول قائد الدراسة ليانغ جاو، الأستاذ المشارك في الهندسة الحيوية بكلية سامويلي للهندسة في جامعة كاليفورنيا، في لوس أنجليس: «إن الرؤية عبر مجموعة من المسافات وحول الانسدادات كانت عقبة رئيسية، ولمعالجة ذلك، طورنا إطاراً جديداً للتصوير الحسابي الذي يتيح لأول مرة الحصول على رؤية بانورامية واسعة وعميقة، مع بصريات بسيطة ومجموعة صغيرة من أجهزة الاستشعار».
ويسمح الإطار الذي يُطلق عليه اسم «التصوير الفوتوغرافي للحقل الضوئي المضغوط»، أو (CLIP)، لنظام الكاميرا «بالرؤية» بنطاق عمق ممتد وحول الكائنات، وفي التجارب، أظهر الباحثون أن نظامهم يمكنه «رؤية» الأشياء المخفية التي لم تُرصد بواسطة الكاميرات ثلاثية الأبعاد التقليدية.