Суперзрение в смартфона: нов чип дава възможност да виждаме през стени и картон
Смартфоните към този момент ще могат да демонстрират наличието на опаковките с помощта на новия чип, създаден от учените.
Изследователи създадоха революционна технология, която дава опция да се надникне навътре в обектите, без да се употребяват нездравословни рентгенови лъчи. Миниатюрен чип, който може да бъде вграден във всеки смарт телефон, е в положение да прави фотоси на предметите през картон и други непрозрачни материали. Това изобретение ни приближава до опциите на по този начин нареченото „ рентгеново зрение “, наподобяващо свръхспособностите на Супермен.
Учени от Тексаския университет в Далас и Националния университет в Сеул, въодушевени от комиксите за Човека от стомана, са основали неповторима система за визуализация. Благодарение на микрочип и специфични логаритми за обработка на данните технологията може безусловно да „ надникне “ навътре в опаковките и даже през стените, без да предизвиква каквато и да е щета.
„ Тази технология е като рентгеновото зрение на Супермен “, споделя Кенет О., професор по електроинженерство от UTD и шеф на Тексаския център за аналогови достижения (TxACE). „ Разбира се, ние използваме сигнали в диапазона от 200 до 400 гигахерца вместо рентгеновите лъчи, които може да навредят “.
Технологията е демонстрирана за първи път през 2022 година и е резултат от над 15-годишна работа на О и неговия екип. Чипът излъчва радиация в терахерцовия (THz) диапазон, който съставлява електромагнитно лъчение с честоти сред 0,1 и 10 THz. Тези талази, невидими за човешкото око и считани за безвредни, имат по-висока периодичност от радиовълните и микровълните, само че по-ниска от инфрачервеното лъчение.
През 2022 година О показва, че 430-гигахерцовите лъчи, генерирани от микрочип, минават през мъгла, прахуляк и други трудности, през които оптичната светлина не може да проникне. Те се отразяват от обектите и се връщат в микрочипа, където сигналът се улавя от пиксели, с цел да се сътвори изображение. Тази технология не разчита на външни лещи, с цел да усъвършенства яснотата на изображението. Чипът е направен по технологията на комплементарните металооксидни полупроводници ( CMOS ), която се употребява за производството на актуалните потребителски процесори, чипове памет и други цифрови устройства.
CMOS технологията се оказа наличен метод за генериране и разкриване на терахерцови сигнали, изключително при честоти към 200 GHz и по-високи, което обезпечава доста по-добра разграничителна дарба на изображението. Учените усъвършенстваха качеството на изображението на своя модел от 2022 година и направиха технологията задоволително компактна, с цел да се побере в малко устройство. Новият чип употребява матрици от 1х3 CMOS пиксела с работна периодичност от 296 GHz и е решение напълно без лещи.
„ Проектирахме чипа без лещи или оптика, тъй че да може да се интегрира в мобилните устройства “, изясни Уйол Чой, доцент в катедрата по електротехника и компютърно инженерство в Националния университет на Сеул и един от създателите на проучването. „ Пикселите, които основават изображения посредством вписване на сигнали, отразени от целевия обект, са завършени като квадрат с величина единствено 0,5 мм, което е с размерите на песъчинка. “
Технологията е тествана и е в положение да пресъздава другите обекти (USB адаптер, острие, интегрална скица и пластмасова шайба), покрити с картон, от разстояние към един сантиметър. Учените съзнателно сканират обектите от толкоз близко разстояние от съображения за сигурност и цялост на персоналния живот, с цел да предотвратят потреблението на устройството от злоумишленици за сканиране наличието на чанти и персонални движимости. Въпреки това откривателите възнамеряват да основат последваща версия, която да може да снима изображения от разстояние до 12,7 см.
„ Бяха нужни 15 години проучвания, с цел да се усъвършенства продуктивността на пикселите със 100 милиона пъти. В композиция с техниките за цифрова обработка на сигналите това даде опция да се направи тази проява “, споделя Брайън Гинсбърг, шеф на отдела за проучвания на радиочестотни и високоскоростни системи в лабораториите Kilby на Texas Instruments. „ Нашата революционна технология показва големия капацитет на терахерцовите изображения. “
Учените плануват доста приложения на своя микрочип в смарт телефоните – от намиране на дървени греди зад стени и идентифициране на пукнатини в тръби до сканиране на наличието на пликове и пакети. Обмислят се и медицински приложения на технологията.
Изследването е подкрепено от Програмата за фундаментални софтуерни проучвания в региона на милиметровите талази и високочестотните микросистеми на Texas Instruments и от програмата Samsung Global Research Outreach.
Изследването е оповестено в списанието IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.
