Ordovický trilobit inspiroval neurální kameru s rekordní hloubkou ostrosti  
Běžný a populární trilobit českého Barrandienu Dalmanitina socialis s pozoruhodnou konstrukcí očí inspiroval revoluční nanofotonickou neurální kameru se sofistikovanými metačočkami. Dokáže současně zobrazit kvalitně zaostřené objekty, co jsou vzdálené 3 centimetry až 1,7 kilometru.
Ordovický trilobit inspiroval neurální kameru s rekordní hloubkou ostrosti
Metačočky v akci. Kredit: NIST.

Trilobiti se objevili již v kambriu na počátku prvohor. Stali se nezbytnou rekvizitou fauny prvohorních moří, vytvářeli pozoruhodnou diverzitu a pak na konci permu zmizeli ze scény, když je pohltil hladový chřtán největšího vymírání v dějinách této planety. Přesto dodnes ovlivňují dění, jako věční influenceři, někdy až v překvapivé míře.

 

Amit Agrawal. Kredit: NIST.
Amit Agrawal. Kredit: NIST.

Nejnověji se to povedlo ordovickému trilobitovi Dalmanitina socialis, který je jedním z nejhojnějších a nejznámějších druhů Barrandienu. Trilobiti jakožto členovci měli složené oči. Dalmanitiny ale byly výjimečně dalekozrakými trilobity s pozoruhodnou konstrukcí bifokálních očí. Jejich oči ve složených očích byly umístěné na stopkách a vybavené dvěma čočkami, které ohýbaly světlo v různých úhlech. Díky tomu mohly dalmanitity velmi dobře sledovat kořist, která se pohybovala poblíž, a zároveň predátory, kteří se nacházeli v kilometrové vzdálenosti.

 

Technologie trilobita. Kredit: NIST.
Technologie trilobita. Kredit: NIST.

Optické superschopnosti dalmanitiny učarovaly odborníkům amerického institutu National Institute of Standards and Technology (NIST). Pod vlivem této prvohorní inspirace postavili neurální nanofotonickou kameru s bifokálními metačočkami, které mají rekordní hloubku ostrosti. Tato kamera dokáže současně kvalitně zobrazit objekty, které jsou vzdálené 3 centimetry až 1,7 kilometrů. Zároveň vytvořili algoritmy, které provádějí korekci optických vad, zaostřují objekty, které jsou ve střední vzdálenosti mezi oběma extrémy ohnisek, a také vytvářejí finální, plně zaostřený snímek, který obsahuje zmíněnou obrovskou hloubku ostrosti.

 

Vznikla lehká kamera s výjimečnou hloubkou ostrosti, která spojuje nanofotoniku s fotografickou umělou inteligencí. Má našlápnuto na revoluci v zobrazovacích systémech s vysokým rozlišením. Takové kamery budou pořizovat například vysoce detailní snímky městských prostředí, členitých krajin, velkých skupin organismů a podobných typů scén, u nichž je nutné zaostřit blízké a současně i vzdálené objekty.

 

Amit Agrawal, Henri Lezec a jejich spolupracovníci vytvořili soustavu metačoček. Jde o ultratenké filmy, do nichž jsou vytvarovány skupiny nanosloupců, jejichž úkolem je specifickým způsobem pracovat se světelnými paprsky. Výslední metačočky fungují zároveň jako makročočka pro snímky z velké blízkosti i jako čočka pro teleobjektiv pro snímky z velké dálky.

 

Literatura

National Institute of Standards and Technology 19. 4. 2022.

Nature Communications 13: 2130.

Datum: 27.04.2022
Tisk článku

Související články:

Nová metačočka ohýbá paprsky všech barev duhy     Autor: Stanislav Mihulka (02.01.2018)
Průlom v metamateriálech: Jak proměnit průhledný kalcit na umělé zlato?     Autor: Stanislav Mihulka (11.06.2021)
Neurální nanokamera velikosti zrnka soli pořizuje kvalitní barevné snímky     Autor: Stanislav Mihulka (30.11.2021)



Diskuze:

Otázka čisto technická

Vladimír Bzdušek,2022-04-28 16:40:46

Zachovali sa tak dokonalé skameneniny trilobitov, že sa z nich dajú zistiť takéto detaily o šošovkách v oku?

Odpovědět


Re: Otázka čisto technická

Josef Hrncirik,2022-05-02 11:05:32

Áno, užé godá AD MM avarsko-hunští dolnouherští vědcové měli jasno v bifokálních beryllech z calcitu miliony let běžně používaných trilobity v Česko (Vision Reseaech 40 (2000) 843-853).
Na rozdíl od okouna měli socialis(Ti) k bedlivému sledování sprostých podezřelých k dispozici v každém oku políčeno cca 180 bifocálních ok. Průměr oca cca 0,37 mm; blízké ohniště 0,24 mm; vzdálený požár 0,51 mm. OK.
Že jde o bifokální brýle, viděl na první pohled vzdáleným ohněm již René Descartes, dělostřelec spojenců, zaměřovací expert a propagandista.
V cartesiánských souřadnicích nebyl problém vypočítat optimální vzdálenost ev. dvou sítnic s fotoreceptory, aby trilobiti ev. byli 360x orlozrací a požívali hloubku ostrosti od 0,5 cm pro potravu až do oo pro podezřelé podnorky, vše s nedostižným horizontálním zorným polem 30 očí á 10° = 300°F, ego 60°C verticcallyy.
Naše AI dróny musí ještě mnoho natrénovat, než ú spěšně Vy hynou!!

Odpovědět

Mobily a zprasený fokus u většiny snímků

Václav Dvořák,2022-04-28 14:25:59

Kdyby by tohle vylepšilo ostření mobilů na velké vzdálenosti (krajina a detaily v ní), tak by to bylo velmi žádoucí... Kdo se na ty neostré záběry na větší vzdálenosti má furt dívat. Ideálně by to mohlo točit dvě stopy, AI focus a long focus - většina uživatelů stejně točí v AI automatice a není schopná přepnout na manuální focus a nastavit ostření podle objektu... Asi nejhorší je sledovat jak AI stále přeostřuje mezi objektem a nějakými mouchami v popředí, například :-D

Odpovědět


Re: Mobily a zprasený fokus u většiny snímků

Ladislav Truska,2022-04-29 21:31:31

hm.., no fakt si nemyslim, že se tady řeší nějaká čočka vašeho mobilu...

Odpovědět


Re: Re: Mobily a zprasený fokus u většiny snímků

Václav Dvořák,2022-05-01 12:13:32

V této fázi jistě ne... snažil jsem se ale tak nějak domyslet praktické realizace pro běžného smrtelníka...

Odpovědět


Re: Mobily a zprasený fokus u většiny snímků

Josef Hrncirik,2022-05-02 22:04:44

Kvůli mouchám se trilobiti přesunuli do kalné vody, pořídili si optickou lavici s fotografickým objektivem 50 mm ohniska, zacloněným clonou 8 na aperturu 6 mm, ostřeno za metalens array s 1521 dielektrickými TiO2 náno metastrukturami apertury 0,15 mm působících jako spojky na SiO2 podložce 6x6 mm, změřili jejich ohniskové délky pro různé barvy o cirkulární polarizace a optické vady kompletu změřili pro celý komplet a všechny hloubky i s se zvětšením projekcí z ohniska do 2024x2024 Px barevného sensoru fotokamery, kterou pro sichr snímali statickou scénu.
Když se to netřepalo, byla to SW nuda.

Odpovědět

dohľadnosť pod vodou

Martin Smatana,2022-04-27 23:10:12

"Díky tomu mohly dalmanitity velmi dobře sledovat kořist, která se pohybovala poblíž, a zároveň predátory, kteří se nacházeli v kilometrové vzdálenosti."

Aká je skutočná dohľadnosť pod vodou? Mám na mysli štandardnú čistú morskú vodu, bez zákalu akéhokoľvek druhu. Kilometer to asi nebude. Možno autori výskumu mali na mysli len teoretickú dohľadnosť, na základe vlastností oka a jeho šošoviek.

Odpovědět


Re: dohľadnosť pod vodou

Vojta Ondříček,2022-04-28 07:04:24

Dohlednost pod hladinou bude v desítkách metrů, záleží na osvětlení a na stanovených kritériích pro "dohlednost". Trilobyti sice vylezli i na pláž, ale tam se predátorů obávat nemuseli, protože mimo vodu asi ještě žádní nebyli. Zkrátka jejich oko nemuselo zaostřovat současně na 3 cm a 1,7km.

Článek zmiňuje speciální systém čoček vyvinutý, motivován trilobitem, v NIST s průběžným zaostřením (udávají) 3 centimetry až 1,7 kilometrů. Ty 3cm bych chápal, ale těch 1,7km ???
To jako že 1,8km vzdálený objekt je rozmazaný a po Měsíci na noční obloze není ani stopy?

Také mi není použití "bifokální" jasné. Nebylo by vhodnější spíš unifokální. Mladé lidské oko zvládne zaostření 3cm až nekonečno.

Odpovědět


Re: Re: dohľadnosť pod vodou

Ludvík Urban,2022-04-28 09:31:25

Nebude to míle?

Odpovědět


Re: Re: Re: dohľadnosť pod vodou

Vojta Ondříček,2022-04-28 17:51:51

Mohla by být, ale nepřesně.
V GB a v USA je pozemní míle dlouhá 1,61km, námořní pak 1.85km.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: dohľadnosť pod vodou

Václav Dvořák,2022-05-01 12:14:13

:-D :-D :-D

Odpovědět


Re: Re: dohľadnosť pod vodou

Jan Novák9,2022-04-28 09:51:36

Bifokální je správně. Podle článku vytváří přesně 2 ostré obrazy, jeden na vzdálenost 3 cm a druhý na 1.7km. Mezi tím doostřuje softwarově.

Odpovědět


Re: Re: dohľadnosť pod vodou

Jan Novák9,2022-04-28 09:56:47

Lidské oko zaostřuje, tohle vytváří 2 ostré obrazy najednou bez ostření mezi nimi. Proto jde vytvořit výsledný obraz. Jistě, šlo by to asi vytvořit také tak že by zaostření projelo celý rozsah a SW z toho vytvořil výsledný snímek ale to by asi trvalo dost dlouho na časy při focení.

Odpovědět


Re: Re: Re: dohľadnosť pod vodou

Vojta Ondříček,2022-04-28 18:11:16

Jasné mi to přesto není.
Předpokládám čip s 10Mpixly, na 3cm vzdálenost (v závislosti na optickém systému) třeba 1Mpixel na 1cm², což odpovídá velikosti pixlu snímače 10µm x 10µm. Mám tedy bifokální optiku, jednu s ohniskovou vzdáleností 15mm a druhou s ohniskovou vzdáleností 850metrů.
Je-li tenhle objekt (řekněme fotka do cestovního pasu) vzdálen třeba 1m, tak získám dva rozmazané obrázky a z nich vypočítám jeden ostrý obrázek?

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace