Gli occhi degli insetti sono da sempre fonte di ispirazione per gli scienziati, grazie alla loro straordinaria capacità di fornire una visione quasi a 360 gradi. Ora, un gruppo di ricercatori dell’Università di Scienza e Tecnologia di Hong Kong ha fatto un passo avanti significativo nel replicare questa meraviglia della natura, sviluppando videocamere innovative con occhi da insetto.
Potrebbero rivoluzionare il modo in cui i robot e i veicoli autonomi percepiscono il mondo circostante. Il segreto? L’utilizzo di nanofili in perovskite al posto delle tradizionali lenti.
L’occhio di un insetto: la più avanzata tecnologia di visione
Gli insetti come le libellule possiedono occhi composti che, in coppia, offrono un campo visivo di quasi 360 gradi, consentendo loro di sfuggire abilmente ai predatori. Questi occhi sono composti da numerosi ommatidi: essenzialmente, tubi con una lente semplice a un’estremità e un fotorecettore di base all’altra. La loro visione è costituita da input simili a pixel provenienti da grandi fasci di questi ommatidi.
Ogni insetto ha bisogno di mantenere una distanza dall’altro, quindi deve conoscere la posizione precisa e la velocità relativa di ogni altro. Per questo l’occhio composto è importante: ha un campo visivo più ampio e una maggiore sensibilità al movimento.
La sfida tecnologica
Creare videocamere che possano raggiungere lo stesso risultato dell’occhio di un insetto (e in modo economico, anche) si è rivelato impegnativo. Alla fine, però, Zhiyong Fan e i suoi colleghi hanno replicato l’architettura degli occhi degli insetti utilizzando nanofili realizzati in perovskite, un materiale cristallino, senza la necessità di lenti di precisione. Vi linko qui lo studio.
Il loro design? Consiste in un emisfero stampato in 3D di circa 2 centimetri di diametro con 121 aperture, ciascuna di 1 millimetro di diametro, che agiscono come una semplice fotocamera a foro stenopeico. In ogni foro, un nanofilo di perovskite dirige la luce da un campo visivo molto ristretto direttamente su un sensore di luce, e l’elettronica combina i risultati in un singolo fotogramma.
Risultato? L’occhio da insetto può generare immagini con un campo visivo di 140 gradi, e una coppia sovrapposta può estenderlo a ben 220 gradi.
Immagine: Depositphotos
Occhio da insetto: applicazioni pratiche
I ricercatori hanno anche costruito una coppia di occhi composti artificiali più piccoli, con 37 sensori di luce. Hanno dotato un drone quadricottero di questo sistema e sono stati in grado di utilizzarlo per tracciare un cane robotico a terra.
Fan afferma che il design dell’occhio composto beneficia anche di semplicità, leggerezza ed economicità, ma non sostituirà completamente le videocamere tradizionali. Invece, pensa che i dispositivi forniranno dati supplementari utili per robot e altre macchine, come le auto a guida autonoma.
Verso un futuro visionario
L’ispirazione tratta dal mondo naturale (ancora e sempre viva la biomimetica) potrebbe aprire nuovi orizzonti anche nel campo della robotica e della guida autonoma. Questi occhi artificiali da insetto, economici e leggeri, promettono di ampliare notevolmente le capacità visive delle macchine, consentendo loro di navigare e interagire con l’ambiente in modi sempre più sofisticati.
Robot e veicoli autonomi diventeranno parte integrante della nostra quotidianità: l’idea che potranno vedere meglio di noi ha qualcosa di curiosamente rassicurante.
L’articolo I robot avranno occhi da “insetto” per una vista senza limiti è tratto da Futuro Prossimo.
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