Pertama kali manusia serius memikirkan tentang "mata mesin" bukanlah di laboratorium, melainkan dalam karya fiksi ilmiah.
Kini, sebuah "mata robotik bionik" sejati telah berpindah dari tulisan ke prototipe nyata: ia menggunakan lensa yang terbuat dari bahan lunak dan cahaya itu sendiri sebagai "energi", dapat melihat rambut-rambut kecil di kaki semut pada skala mikroskopis, dan daya resolusinya telah melampaui batas fisiologis mata manusia.
Ini bukanlah "peningkatan kamera" sederhana, melainkan rekonstruksi dari "bagaimana mesin melihat dunia" melalui kombinasi optik dan bahan.
I. Apa Sebenarnya "Mata Robotik" Ini?
Karya ini berasal dari tim di universitas teknik terkemuka di Amerika Serikat. Apa yang mereka ciptakan bukanlah "bola mata elektronik" yang bersampul, melainkan sistem lensa bionik lunak yang baru, disingkat sebagai PHySL (lensa lunak hidrojel fotoresponsif) dalam bahasa Inggris, yang secara harfiah diterjemahkan menjadi "lensa lunak hidrojel fotoresponsif".
Struktur dasarnya dapat dipecah sebagai berikut:
● Tengah: Lensa polimer silikon fleksibel, digunakan untuk menyelesaikan pencitraan dasar;
● Cincin luar: Cincin hidrojel fotoresponsif yang disematkan dengan graphene/graphene oxide, setara dengan lingkaran "otot siliar" buatan;
● Keseluruhan: Sepenuhnya lunak dan dapat ditekuk, tanpa lensa kaku, motor, atau sekrup.
Intinya terletak pada: ia tidak bergantung pada motor atau sumber daya eksternal apa pun, tetapi menggunakan cahaya untuk menggerakkan dirinya sendiri untuk melakukan zoom.
II. Bagaimana Ia Menyelesaikan Fokus dengan "Cahaya"?
Kamera tradisional atau mata manusia mengandalkan "otot" mekanis atau biologis untuk fokus.
Lensa bionik ini mengambil jalur yang sama sekali berbeda: ia menggunakan efek fototermal dan perubahan volume bahan untuk membuat lensa "bergerak" dengan sendirinya.
Logikanya sangat jelas:
1. Hidrogel luar dilapisi dengan graphene—graphene memiliki penyerapan cahaya yang kuat dan dapat mengubah energi cahaya menjadi energi termal.
2. Ketika cahaya menyinarinya, suhu lokal naik—hidrogel sensitif terhadap suhu dan mengalami ekspansi atau kontraksi yang reversibel saat dipanaskan.
3. Ekspansi/kontraksi hidrogel menekan lensa—ini setara dengan lingkaran "otot yang digerakkan cahaya" yang memberikan efek mekanis pada lensa silikon tengah.
4. Kelengkungan lensa berubah, dan panjang fokus berubah sesuai—saat kelengkungan berubah, cara cahaya berkonvergensi berubah, dan titik fokus bergerak maju mundur untuk mencapai "zoom nirkabel".
Dalam sistem yang lebih kompleks, para peneliti menyematkan lensa lunak ini ke dalam jaringan mikrofluida hidrojel, menggunakan berkas cahaya yang sama untuk mengontrol "pencitraan + pengalihan saluran fluida" pada saat yang sama, menciptakan prototipe "kamera lunak tanpa elektronik".
Ini berarti bahwa dalam skenario tertentu, kamera dapat menyingkirkan listrik dan bahan keras dan diselesaikan hanya dengan cahaya dan bahan lunak.
III. Mengapa "Penglihatannya Unggul dari Mata Manusia"?
Laporan media menggunakan pernyataan yang mencolok: "Para Ilmuwan Telah Menciptakan Mata Robot dengan Penglihatan yang Lebih Baik dari Manusia".
Memecahnya, ada dua aspek utama:
1. Daya resolusi melebihi batas fisiologis mata manusia
Dibatasi oleh struktur fisik mata manusia dan susunan retina, batas resolusi mata telanjang kira-kira dalam urutan 100 mikrometer. Untuk melihat struktur yang lebih kecil, diperlukan mikroskop.
Dalam verifikasi eksperimen, lensa lunak bionik ini dapat:
● Menyelesaikan detail dalam urutan sekitar 4 mikrometer;
● Dengan jelas memvisualisasikan rambut-rambut kecil dan mikrostruktur pada kaki semut.
Dalam dimensi "resolusi" dan "kemampuan pencitraan mikroskopis jarak dekat", ia telah melampaui batas atas fisik mata telanjang manusia.
2. Morfologi dan integrabilitas berbeda dari optik tradisional
Dibandingkan dengan lensa kaca/plastik yang kaku, lensa lunak ini memiliki beberapa karakteristik:
● Sepenuhnya lunak dan dapat dibentuk secara integral dengan tubuh robot lunak;
● Tidak memerlukan motor, kabel, atau roda gigi, dengan struktur yang sangat sederhana;
● Hanya mengandalkan penggerak cahaya dan memiliki potensi "pasokan energi sendiri".
Dalam lingkungan ekstrem di mana manusia tidak cocok untuk masuk dan lensa tradisional tidak cocok untuk ditempatkan (tekanan tinggi, ruang sempit, saluran melengkung, organisme hidup, dll.), integrabilitas dan adaptabilitas lensa lunak ini sulit dicapai oleh mata manusia dan lensa tradisional.
Perlu dicatat bahwa kinerja keseluruhan "penglihatan" manusia adalah hasil komprehensif dari "mata + otak". Saat ini, lensa lunak bionik hanya menunjukkan keunggulan dalam aspek "pencitraan dan pemfokusan optik", dan tidak memiliki kognisi visual canggih yang mirip dengan otak manusia.
IV. Di Mana Ia Dapat Digunakan: Dari Robot Lunak hingga Pengobatan Minimal Invasif
Jenis mata robotik bionik ini tidak dirancang untuk menambahkan baris "parameter" tambahan ke ponsel, tetapi untuk menyediakan dasar visual untuk sejumlah bentuk baru.
Beberapa arah tipikal dapat dilihat:
1. Robot pencarian dan penyelamatan lunakRobot lunak yang bergerak melalui puing-puing perlu memiliki tubuh yang lunak dan mampu melihat detail dengan jelas. Lensa keras tradisional sulit mengikuti deformasi tubuh, dan jenis lensa ini secara alami cocok.
2. Inspeksi pertanian dan industriIa dapat mendekati daun tanaman, buah-buahan, sambungan solder, dan mikrostruktur untuk pencitraan resolusi tinggi jarak dekat, membantu mengidentifikasi bintik-bintik penyakit, retakan, dan cacat.
3. Bedah minimal invasif dan pencitraan endoskopiLensa lunak diintegrasikan di ujung depan kateter fleksibel dan endoskopi fleksibel untuk mengurangi kerusakan jaringan yang disebabkan oleh probe kaku dan mempertahankan pemfokusan otomatis di ruang sempit.
4. Pengamatan mikroskopis sampel biologisIa dapat menggantikan sebagian lensa objektif mikroskop untuk membuat modul pencitraan mikroskopis yang murah dan dapat ditekuk untuk deteksi cepat di lokasi.
5. Deteksi lingkungan ekstremDi laut dalam, tekanan tinggi, dan lingkungan dampak kuat, lensa fleksibel cenderung tidak pecah daripada lensa tradisional dan lebih cocok untuk penyebaran jangka panjang.
Dari perspektif logika industri, teknologi ini membuka jalur baru "ujung depan visual lunak", daripada hanya "meningkatkan kamera definisi tinggi satu generasi".
V. Kombinasi Mata Robotik Bionik dan Pengenalan Iris
Selanjutnya, kita hanya fokus pada satu hal: apa signifikansi praktis dari jenis mata robotik bionik ini untuk pengenalan iris.
1. "Pengumpul ujung depan" yang lebih baik: menyediakan gambar yang lebih bersih untuk pengenalan iris
Batas atas pengenalan iris sebagian besar ditentukan oleh kualitas pencitraan ujung depan:
● Apakah teksturnya cukup jelas;
● Apakah pantulan, oklusi, dan defokus dapat dikendalikan;
● Apakah pengumpulan yang stabil dapat dicapai dalam keadaan yang tidak kooperatif.
Lensa bionik fleksibel secara langsung berguna dalam tiga aspek:
(1) Kemampuan resolusi tinggi jarak dekatTekstur iris itu sendiri adalah fitur mikrostruktur. Daya resolusi tingkat mikrometer memperluas ruang ekstraksi fitur dan meningkatkan volume informasi yang dikodekan, yang secara teoretis dapat meningkatkan kemampuan pembedaan dan anti-pemalsuan.
(2) Pemfokusan fleksibel dan postur adaptifLensa lunak dapat memfokuskan secara dinamis melalui kontrol medan cahaya, dan tetap memastikan bahwa iris berada pada bidang fokus ketika subjek bergerak maju mundur atau memiliki postur yang tidak stabil. Ini berarti bahwa persyaratan untuk posisi berdiri, posisi kepala, dan tingkat kerja sama dapat dikurangi, yang kondusif untuk penyebaran di saluran, skenario arus pejalan kaki, dan skenario interaksi robot.
(3) Adaptabilitas morfologisModul iris tradisional adalah "kotak" dengan posisi pemasangan yang terbatas. Lensa bionik fleksibel dapat:
● Disematkan dalam kusen pintu, dinding, dan "wajah" robot;
● Diintegrasikan ke ujung depan perangkat yang dapat dikenakan (kacamata, ikat kepala);
● Cocok dengan struktur melengkung dan menyatu dengan lingkungan.
Untuk pengenalan iris, ini berarti bahwa titik pengumpulan dapat lebih tersembunyi, alami, dan beragam.
2. Memindahkan pengenalan iris dari "terminal tetap" ke "terminal seluler" dan "terminal fleksibel"
Sebagian besar perangkat pengenalan iris tradisional adalah:
● Pintu putar tetap;
● Perangkat desktop di depan konter/jendela;
● Terminal genggam tertentu.
Dengan lensa bionik fleksibel, bentuk kombinasi baru dapat muncul:
(1) Robot layanan lunakUjung depan robot adalah "mata" bionik, yang melakukan navigasi dan persepsi lingkungan sambil mengumpulkan gambar iris ketika mendekati pengguna, mencapai otentikasi identitas yang kuat tanpa kartu dan tanpa kontak.
(2) Terminal patroli/penegakan hukumModul fleksibel diintegrasikan ke dalam kamera tubuh penegakan hukum, lencana ID, helm, dan peralatan lainnya untuk menyelesaikan verifikasi identitas dengan tingkat keamanan yang lebih tinggi selama interaksi manusia-manusia alami, daripada mengharuskan pihak lain untuk berhenti dan mendekati perangkat tetap.
(3) Pengikatan identitas dalam skenario medisLensa bionik diintegrasikan di ujung depan endoskopi fleksibel, kateter, dan peralatan inspeksi untuk pemotretan iris pada saat yang sama, mengunci pasien unik dengan identitas iris selama seluruh proses operasi, inspeksi, dan pemberian obat, mengurangi kesalahan dan sengketa medis.
Pada dasarnya, mata robotik bionik mengubah pengenalan iris dari "perangkat pada titik tertentu" menjadi "kemampuan dalam sistem", yang dapat disematkan ke dalam ujung depan visual apa pun yang memerlukan otentikasi identitas yang kuat.
3. Meningkatkan ketahanan pengenalan di lingkungan yang kompleks
Pengenalan iris seringkali menghadapi beberapa masalah dalam implementasi teknik:
● Lingkungan silau dan cahaya latar luar ruangan;
● Kacamata, pantulan, dan oklusi sebagian;
● Perubahan gerakan dan postur pengguna yang besar.
Lensa bionik fleksibel dirancang untuk deformasi dan lingkungan yang kompleks, dan karakteristik material dan strukturnya dapat digunakan untuk:
● Mengatur cahaya pengisi dan sudut pencitraan lebih fleksibel untuk mengurangi pantulan kacamata dan sorotan kornea;
● Pada platform gerak seperti robot, menahan dampak dari buram gerak melalui zoom adaptif;
● Dengan cepat menyesuaikan jalur optik di bawah kondisi pencahayaan yang berbeda melalui penggerak cahaya itu sendiri untuk mendapatkan kualitas pencitraan iris yang relatif stabil.
Kemampuan ini akan langsung memberikan umpan balik ke:
● Tingkat keberhasilan pengenalan;
● Pengalaman pengguna ("lewat dengan berdiri sejenak" alih-alih menyesuaikan postur maju mundur);
● Rentang lingkungan yang dapat digunakan (dalam ruangan, semi-luar ruangan, seluler).
Ringkasan
Mata robotik bionik memecahkan masalah "melihat dan melihat dengan jelas", sementara pengenalan iris memecahkan masalah "mengenali secara akurat dan mengikat dengan kuat".
Ketika keduanya digabungkan, pengenalan iris mendapatkan pintu masuk ujung depan baru dan skenario aplikasi yang lebih luas.
