Occhio bionico con capacità maggiori di quello umano

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Un occhio artificiale che mima quello umano. Dai laboratori della Hong Kong University of Science and Technology arriva un prototipo di occhio artificiale davvero promettente. A detta dei suoi creatori, infatti, potrebbe imitare le capacità di un occhio umano, se non addirittura superarle.

Un occhio bionico in grado di spiare e fotografare scene e immagini con una precisione mai vista finora. È questo l’obbiettivo finale a cui aspira il team di ricercatori della Hong Kong University of Science and Technology che ha appena messo a punto un prototipo di occhio artificiale, dalla struttura molto simile a quella di un occhio umano, che potrebbe avere il potenziale di ‘vedere’ immagini ad alta risoluzione e di essere preciso e sensibile alla luce, proprio come fosse un occhio reale. Il nuovo modello, appena descritto sulle pagine di Nature, rappresenta un importante passo avanti nel mondo della robotica e di protesi sempre più avanzate.

Milioni di fotorecettori

Un occhio artificiale che mima quello umanoGli organi umani, come appunto gli occhi, hanno strutture molto complesse e per questo emularle con modelli artificiali fino ad oggi si è rivelato piuttosto arduo. In particolare, i nostri occhi hanno un campo visivo molto ampio, una risoluzione straordinaria e sono iper-sensibili alla luce. Tutte capacità che derivano dalla membrana più interna del bulbo oculare, la retina, o meglio dalla sua particolare forma a cupola e dalla sua elevata quantità di fotorecettori (cellule sensibili alla luce) che la ricoprono, pari a circa dieci milioni per centimetro quadrato.

Per provare a risolvere questo problema, il team di ricercatori, coordinati da Zhiyong Fan, ha progettato un modello di occhio artificiale su scala nanometrica, nella speranza che riuscisse a imitare le capacità di un occhio umano. Per farlo hanno sviluppato una retina emisferica artificiale di ossido di alluminio al cui interno sono stati posti un gran numero di nanofili sensibili alla luce realizzati con la perovskite, minerale considerato molto promettente per le celle solari del futuro, che imitano i fotorecettori dell’occhio umano. Sono stati poi sviluppati fili di metallo liquido, sigillati in tubi di gomma morbida, per poter imitare le fibre nervose che collegano gli occhi umani al cervello e trasmettere, perciò, i segnali dai fotorecettori (i nanofili di perovskite) ai circuiti esterni per elaborarli.

La sperimentazione e le capacità sensoriali

Dalle sperimentazioni in laboratorio, i ricercatori hanno osservato che la somiglianza strutturale con un occhio reale ha dotato il loro occhio bionico di un ampio campo visivo di 100 gradi (per fare un confronto, il campo visivo di entrambi gli occhi umani è 130-135º in verticale).

“La somiglianza della struttura dell’occhio artificiale è sicuramente impressionante, ma ciò che lo distingue davvero dai dispositivi precedenti è che molte delle sue capacità sensoriali sono paragonabili con quelle di un occhio naturale”, spiega in un commento a corredo dello studio Hongrui Jiang, ingegnere biomedico dell’Università del Wisconsin. “Ad esempio, la retina artificiale è in grado di rilevare un’ampia gamma di intensità della luce, da 0,3 microwatt a 50 milliwatt per centimetro quadrato. Alla minima intensità misurata, ciascun nanofilo nella retina artificiale ha rilevato una media di 86 fotoni al secondo, al pari dei fotorecettori nelle retine umane. Questa straordinaria sensibilità deriva dal materiale perovskite di cui sono composti i nanofili”.

Sebbene l’occhio artificiale sia per ora solo un prototipo con una bassa risoluzione, poiché è composto da soli 100 pixel (ogni pixel ha tre nanofili), i ricercatori ritengono che il loro prototipo potrebbe in futuro imitare le capacità di un occhio umano, se non addirittura essere migliore. “Il nostro modello ha il potenziale per avere una risoluzione persino migliore rispetto agli occhi umani, poiché è possibile aumentare la densità dei nanofili a oltre dieci volte quella dei fotorecettori nell’occhio umano”, concludono i ricercatori.

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