پژوهشگران دانشگاه Penn State حسگری ساختهاند که رفتار چشم انسان را در سازگاری با نور تقلید میکند. این فناوری که جزئیات آن در مجله Nature Communications منتشر شده، میتواند دقت سیستمهای بینایی در خودروهای خودران و رباتها را در شرایط نور متغیر بهطور چشمگیری بهبود بخشد.
دوربینهای فعلی خودروهای خودران برای نور یکنواخت بهینه شدهاند و هنگامی که شرایط روشنایی ناگهان تغییر میکند، مثلاً عبور از یک جاده تاریک به نور مستقیم چراغهای روبهرو، دقت آنها به شکل محسوسی کاهش مییابد. تیم تحقیقاتی به رهبری استاد مهندسی Larry Cheng برای حل این مشکل به سیستم سلولهای مخروطی و استوانهای چشم انسان نگاه کرد. در چشم، رنگدانههای موجود در سلولهای استوانهای در نور روشن تجزیه میشوند و در تاریکی بهتدریج بازسازی میشوند؛ مکانیزمی که به چشم اجازه میدهد حساسیت خود را پیوسته تنظیم کند.
محصول این الهام، یک فوتومِمریستور جدید است؛ حسگری کوچک که نور را دریافت کرده و به دادههای الکتریکی تبدیل میکند. این حسگر از دو ماده ساخته شده است: یک پلیمر ژلمانند رسانا و اکسید تیتانیوم. وقتی نور به اکسید تیتانیوم برخورد میکند، جریان الکتریکی تولید میشود که باعث میشود پلیمر بسته به میزان روشنایی، آب جذب یا آزاد کند و حساسیت خود را بهصورت خودکار و لحظهای تنظیم کند.
برای آزمایش این طراحی، تیم یک آرایه ۴×۴ از این حسگرها را به یک شبکه عصبی متصل کرد و سیستم بینایی ماشینی سادهای ساخت. در آزمون طراحیشده، سیستم باید حرف «F» با نورپردازی LED را در برابر پسزمینهای با سطوح متغیر روشنایی شناسایی میکرد. پس از هفت دوره آموزش، دقت سیستم در شرایط نور مختلط به بیش از ۹۵ درصد رسید. هر حسگر تنها نیم میلیمتر قطر دارد و واحدهای مجزا را میتوان در آرایههای بزرگتر به هم متصل کرد بدون اینکه اندازه فیزیکی هر حسگر تغییر کند.
کاربردهای این فناوری به خودروهای خودران محدود نمیشود. تیم Penn State چشمانداز استفاده از آن را در رباتهای صنعتی و در بلندمدت در فناوریهای کمکتوانبخشی برای افراد دارای آسیب بینایی نیز دنبال میکند. برای این اختراع ثبت اولیه پتنت انجام شده و گامهای بعدی شامل توسعه سیستمی چندوجهی است که بتواند دادههای بینایی و لامسه را همزمان پردازش کند.