Nhà khoa học vật liệu Zhiyong Fan cùng một nhóm các kỹ sư thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Hong Kong đã phát triển một con mắt nhân tạo dựa trên cấu trúc của mắt người.
Bên trong mắt nhân tạo, một võng mạc nhân tạo được gắn cảm biến quang có kích thước nano sẽ chịu trách nhiệm đo lượng ánh sáng truyền qua ống kính đặt ở phía trước mắt nhân tạo. Các dây được gắn vào mặt sau của võng mạc nhân tạo đóng vai trò của dây thần kinh thị giác trong mắt, gửi tín hiệu mà cảm biến nhận được đến bản mạch bên ngoài.
Mặc dù mắt nhân tạo này không có chức năng chụp xa hoặc nhìn đêm, nhóm nghiên cứu đã tuyên bố rằng nó có thể thực hiện các chức năng tốt hơn cả mắt người thật.
Cấu tạo bên trong của mắt nhân tạo.
Cụ thể, trong khi con người phản ứng với những thay đổi trong ánh sáng với tốc độ khá nhanh từ 40 đến 150ms, nhưng mắt nhân tạo có thể phản ứng nhanh hơn mức này trong khoảng 30 đến 40ms, ngay cả với điều kiện ánh sáng mờ. Đặc điểm khác của mắt nhân tạo là võng mạc nhân tạo có hình dạng vòm giống như võng mạc của con người, tuy nhiên nó không thể tạo ra trường thị giác 150 độ mà con người sở hữu, thay vào đó chỉ là 100 độ. Tuy nhiên so với các cảm biến hình ảnh phẳng có trường thị giác 70 độ, đây đã là một sự tiến bộ vượt bậc.
Ngoài ra, khoảng 460 triệu cảm biến quang học được nhúng vào võng mạc nhân tạo trên mỗi cm vuông. So với việc mắt người chỉ có khoảng 10 triệu tế bào phát hiện ánh sáng trên mỗi cm vuông, thì rõ ràng mắt nhân tạo có độ phân giải cao hơn. Fan và các đồng nghiệp đã sử dụng màng oxit nhôm cong để mô phỏng võng mạc, còn các cảm biến nano được làm bằng vật liệu nhạy sáng gọi là perovskite.
Số lượng dây tín hiệu sẽ là bài toán khó cần giải quyết.
Tuy nhiên, tại thời điểm hiện tại, mỗi dây kết nối với mặt sau của võng mạc có độ dày 1 mm, vì vậy chỉ có khoảng 100 dây có thể xếp vừa vào mặt sau của võng mạc nhân tạo. Do đó nhóm nghiên cứu sẽ thu được hình ảnh 100 pixel.
Để chứng minh rằng các dây mỏng hơn có thể được kết nối với nhãn cầu nhân tạo nhằm tạo ra hình ảnh có độ phân giải cao hơn, nhóm của Fan đã sử dụng một từ trường để gắn một mảng nhỏ của dây kim loại, với mỗi sợi dày từ 20 đến 100 micromet. Độ phức tạp của nó tương tự như một ca phẫu thuật.
Tuy nhiên trong tương lai, khi tìm ra một phương pháp mới để sắp xếp một lượng lớn các dây tín hiệu cực nhỏ hiệu quả hơn, ví dụ như lên tới con số hàng triệu, kết quả thu được sẽ vô cùng ấn tượng. Và các robot hay người máy được tích hợp mắt nhân tạo này trong tương lai, sẽ có tầm nhìn siêu phàm, theo quan điểm của Hongrui Jiang, một kỹ sư điện tại Đại học Wisconsin Madison, người đã bình luận về nghiên cứu này.
Tham khảo Nature