As definições da expressão “menos é mais” foram atualizadas! Pesquisadores das Universidades de Washington e de Princeton, ambas nos Estados Unidos, criaram uma nanocâmera – do tamanho de um grão de arroz –, capaz de fazer imagens em alta resolução.

A tecnologia é vista com especial olhar para o avanço da medicina, porque pode permitir a realização de exames de imagem consideravelmente menos invasivos do que os atualmente existentes. Dessa forma, seria possível realizar de forma fácil uma endoscopia utilizando nanorrobôs, por exemplo.

O avanço é ainda mais interessante se considerado que, anteriormente, uma nanocâmera do tipo chegava a tirar fotos desfocadas e disformes, como você pode ver na imagem comparativa abaixo.

Imagem mostra um comparativo de fotos tiradas por meio de nanocâmeras

À esquerda, uma imagem desfocada do experimento anterior; à direita, uma foto tirada com o novo modelo de nanocâmera – Imagem: divulgação/Universidade de Princeton

Nanocâmera, metassuperfície e aprendizado de máquina

A nova microcâmera foi desenvolvida com base em duas principais tecnologias. A primeira delas é o aprendizado de máquina (também conhecido como machine learning), que é um tipo de inteligência artificial (IA) que oferece aos equipamentos eletrônicos uma forma de autoaprendizagem por meio de reconhecimento de padrões.

A outra é chamada de metassuperfície: uma tecnologia que permite construir, de maneira similar aos chips de computador, uma superfície cuja composição inclui diversas microantenas (1,6 milhão, para ser mais exato) capazes de manipular a luz.

Segundo Felix Heide, autor sênior do estudo e professor assistente de ciência da computação em Princeton, a junção da superfície óptica com os algoritmos de processamento da IA foram essenciais para permitir a criação das imagens nítidas em condições de luz natural – as versões anteriores do experimento exigiam condições ideais conseguidas apenas em laboratório para que as imagens saíssem com a alta qualidade.

As fotos tiradas pela nanocâmera são comparáveis ​​às feitas com câmeras equipadas com lentes convencionais, que são mais de 500 mil vezes o volume do nanoequipamento.

Imagem compara o tamanho de uma nanocâmera ao tamanho de uma lente de câmera tradicional

Comparativo de tamanho: a nanocâmera ao lado de uma lente de câmera convencional – Imagem: divulgação/Universidade de Princeton

“Embora a abordagem do design óptico não seja nova, este é o primeiro sistema que utiliza uma tecnologia óptica de superfície no front-end e processamento neural no back-end”, explicou Joseph Mait, consultor da Mait-Optik e ex-pesquisador sênior e cientista-chefe do Laboratório de Pesquisa do Exército dos EUA.

“Tem sido um desafio projetar e configurar essas pequenas nanoestruturas para fazer o que você quiser”, afirmou Ethan Tseng, PhD em ciência da computação, estudante de Princeton e colíder do estudo que resultou no pequeno grande feito.

Além do avanço na saúde e em robótica, os pesquisadores trabalham atualmente para trazer melhorias à câmera ultracompacta que poderiam transformar tecnologias usadas no dia a dia, como câmeras de smartphones.

Segundo Heide, ao aplicar a inovação em celulares, isso poderia significar na prática que, em vez de precisar de câmeras na parte traseira para realizar uma fotografia ou vídeos em alta resolução, toda a parte de trás do aparelho funcionaria como uma grande superfície fotográfica.

“Poderíamos transformar superfícies individuais em câmeras com resolução ultra-high. Assim, você não precisaria mais de três câmeras na parte de trás do seu telefone, mas toda essa parte traseira se tornaria uma câmera gigante. Podemos pensar em maneiras completamente diferentes de construir dispositivos no futuro”, disse ele.

O estudo contou, em parte, com o apoio da National Science Foundation, do Departamento de Defesa dos EUA, do UW Reality Lab (laboratório especializado em tecnologias de realidade aumentada e virtual, computação gráfica, visão computacional e games), do Facebook, do Google, da Futurewei Technologies (braço da chinesa Huawei com foco em pesquisa e desenvolvimento de tecnologia e inovação aberta) e da Amazon.

Fonte: Universidade de Princeton

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