Пауки-скакуны, несмотря на свой крошечный мозг, обладают впечатляющей способностью воспринимать глубину и точно рассчитывать расстояние до добычи. Нечто подобное их системе зрения разработали и ученые из Гарварда, создавшие компактный и эффективный датчик глубины. Использовать его можно в микророботах, небольших носимых устройствах или в легких гарнитурах виртуальной реальности. Устройство сочетает в себе мультифункциональные плоские металинзы и производительные алгоритмы для измерения глубины за один снимок, пишет Science Daily.

Множество современных датчиков глубины, которые установлены в телефонах, автомобилях и видеоприставках, используют для измерения дистанции источник света и камеры. Это годится для габаритных устройств, в которых достаточно места для аккумулятора и быстрого компьютера.

Но что делать с миниатюрными гаджетами, вроде умных часов или микроботов? Ответ на вопрос подсказала эволюция.

Люди и пауки

Люди измеряют глубину при помощи стереозрения: когда мы смотрим на объект, оба глаза воспринимают слегка отличающуюся картинку. Мозг берет их, изучает пиксель за пикселем и сводит воедино, определяя расстояние до объекта.

Пауки-скакуны развили более эффективную систему. В каждом глазу есть несколько слоев полупрозрачной сетчатки, и все они воспринимают объект в разной степени расплывчатости. Когда паук смотрит, скажем, на муху одним глазом, на одной сетчатке она кажется четче, а на другой — более смазанной. Изменение фокуса и позволяет мозгу определить точное расстояние до жертвы.

Металинзы — секрет миниатюризации

В информатике такой «паучий» тип расчета называется глубиной с расфокусированием.

Однако до сих пор воспроизвести ее удавалось лишь с помощью крупногабаритных приспособлений, так что скорость и практическая ценность таких сенсоров были ограниченными.

Тут-то и на сцену и выходят металинзы. В прошлом ученые уже продемонстрировали, что с их помощью можно одновременно получать несколько изображений, содержащих различную информацию. На основании этого исследования они создали линзы, способные давать два изображения с разной резкостью.

Металинза расщепляет свет и формирует два по-разному расфокусированных изображения на фотосенсоре, объясняют исследователи. Затем алгоритм интерпретирует два этих изображения и выстраивает карту глубины, указывающую на расстояние до объекта. Такая технология быстрее, продуктивнее и проще, чем современные аналоги, утверждают разработчики.   

Пауки вдохновляют ученых не только своим уникальным зрением. В Таиланде построили крупнейший в мире завод по производству искусственного паучьего шелка, в четыре раза более прочного, чем сталь, и эластичнее нейлона. Открытие новой фабрики позволит снизить его стоимость до $40-50 за килограмм.