بی‌شک در اختیار داشتن دوربین‌های کوچک، پتانسیل‌های بالایی ایجاد نموده که شاید یکی از مهمترین آن‌ها، شناسایی مشکلات و بیماری‌ها در بدن انسان و تلاش برای مرتفع نمودن آن‌ها باشد. با این وجود، دسترسی به فناوری‌هایی که قابلیت ارائه دوربین‌های بسیار کوچک و ظریف و در عین حال ارائه تصاویر با کیفیت را دارا باشند، تا کنون ممکن نبوده است. اما محققین دانشگاه پرینستون (Princeton University) و واشنگتن (University of Washington)، در یک همکاری فناورانه با یکدیگر، بر این چالش بزرگ غلبه نموده و دوربینی میکرونی ساخته‌اند که تنها در ابعاد یک دانه نمک است.

این سیستم جدید که با عنوان «نانواپتیک عصبی برای تصویربرداری با لنزهای نازک با کیفیت بالا» معرفی شده، امکان ارائه تصاویری واضح و تمام رنگی را به کمک یک لنز دوربین مرکب معمولی، تا 500 هزار برابر بزرگ‌تر فراهم می‌نماید. این سیستم، به فناوری خاصی متکی است که متاسرفیس (metasurface) نام‌گذاری شده است. برای این کار، از 1.6 میلیون پایه استوانه‌ای استفاده شده و می‌توان گفت که فرایند ساخت آن، بسیار شبیه به تولید یک تراشه کامپیوتری است. با بکارگیری یک طراحی تلفیقی از سخت‌افزار دوربین و یک سیستم پردازش محاسباتی، می‌توان یک سیستم آندوسکوپی کم‌تهاجمی توسعه داد که با کمک ربات‌های پزشکی، قابلیت استفاده برای تشخیص و درمان بیماری‌های مختلف را فراهم می‌نماید. نکته جالب اینجا است که می‌توان با بکارگیری مجموعه‌ای از هزاران دوربین از این دست، برای یک سنجش تمام عیار استفاده نموده و همه آنچه در حال رخ دادن است را به نمایش در آورد.

در حالی که دوربین‌های معمول از لنزهای خمیده شیشه‌ای یا پلاستیکی برای خم کردن پرتوهای نور به سمت فوکوس استفاده می‌کنند، سیستم نوری جدید به فناوری متاسرفیس متکی است. پهنای این متاسطح فقط نیم میلی‌متر بوده و 1.6 میلیون ستون یا پست استوانه‌ای شکل دارد که هر کدام تقریباً به اندازه یک ویروس نقص ایمنی «HIV» هستند. هر پست دارای یک هندسه منحصر‌به‌فرد بوده و مانند یک آنتن نوری عمل می‌کند. با کمک الگوریتم‌های مبتنی بر یادگیری ماشین، تعامل پست‌ها با نور ترکیب شده تا تصاویری با بالاترین کیفیت و وسیع‌ترین میدان دید را برای یک دوربین تمام رنگی متاسطحی تولید نماید.

یک نوآوری کلیدی در ساخت این دوربین، طراحی یکپارچه سطح نوری و الگوریتم‌های پردازش سیگنالی است که تصویر را تولید می‌کنند. فلیکس هاید (Felix Heide)، استادیار دانشکده کامپیوتر دانشگاه پرینستون و عضو ارشد این تیم تحقیق، در خصوص این نوآوری کلیدی می‌گوید: «برخلاف دوربین‌های متاسطح قبلی که به نور لیزر خالص آزمایشگاهی یا سایر شرایط ایده‌آل برای تولید تصاویر با کیفیت بالا نیاز داشتند، فناوری جدید کارایی دوربین را در شرایط نور طبیعی افزایش داده است».

مرجع: «Nanowerk»