В будущем носимое устройство сможет работать от солнечных батарей, обеспечить зрение на порядок сильнее человеческого, а также наделить хозяина способностью видеть в темноте.
Вот так выглядит суперглаз в разрезе /© Gu et al., Nature, 2020
Исследователи из Гонконгского университета науки и технологий создали роботизированный глаз, строение которого повторяет строение настоящего глаза человека и который при этом действительно способен видеть. Статья об этом опубликована в журнале Nature.
Команда исследователей, взяв за основу строение реального глаза, повторила ее, адаптировав к возможностям механики. Размер примерно равен настоящему — около двух сантиметров в диаметре. Внутри он заполнен жидким электролитом, сетчатка сделана с помощью нанопроводов, ну а искусственным хрусталиком сейчас мало кого можно удивить: с такими интраокулярными линзами ходят многие пожилые люди, прооперированные из-за помутнения собственного.
В настоящем глазу свет, преломляясь в хрусталике, достигает фоторецепторов на сетчатке, а они преобразуют фотоны в сигналы, которые и передают по нервным путям в зрительные отделы мозга. Именно это один из ключевых камней преткновения для создания эффективно работающих искусственных глаз, которые могли бы помочь людям, потерявшим зрение.
Мембрана искусственной «сетчатки», стоящая на месте склеры, сделана из оксида алюминия с крошечными сенсорами из перовскита — гибридного светочувствительного материала, который используется в солнечных элементах. Нанопровода, имитирующие зрительную кору головного мозга, передают визуальную информацию, собранную сенсорами, на компьютер, где они обрабатываются.
Ученые протестировали способности бионического глаза. Он успешно различил буквы I, E и Y, не спутав их. На сегодня такой робоглаз способен создавать очень «грубые» изображения: если настоящий глаз дает картинку качеством порядка 120-140 мегапикселей, то искусственный — всего 100 пикселей. Пока разница составляет много порядков не в пользу искусственного, но важно, что сам принцип оказался рабочим. В будущем картинку можно будет «докрутить», а основная проблема пока лежит в области «стыковки» механического глаза и человеческого мозга, то есть соединения в зоне зрительного нерва. Работа над ней потребуется немалая, особенно если устройство нужно будет адаптировать к постоянному ношению. По мнению экспертов, это может занять до десяти лет.
Кроме прочего, гаджет нуждается в источнике питания: предполагается, что его обеспечит солнечный свет. В целом ученые настроены оптимистично: такой глаз не просто способен быть «костылем» в отсутствие собственного. Авторы работы утверждают, что особенности конструкции дадут дополнительные возможности. Нанопроволоки настолько чувствительны, что могут превзойти оптический диапазон длин волн человеческого глаза, позволяя ему реагировать на длины порядка 800 нанометров — уровня порога между визуальным светом и излучением в инфракрасном диапазоне.
Ученые поясняют, что это дает способность такому глазу различать предметы в темноте — в условиях, когда человеческий глаз на это уже не способен. Кроме того, исследователи утверждают, что бионическое око может реагировать на изменения света быстрее, чем человеческое, что позволяет ему приспособиться к изменяющимся условиям за меньшее время. Качество картинки со временем может на порядок превзойти качество, даваемое человеческим зрением.
