El ojo electrónico recibe la luz

Una cámara que imita la retina curvada de los animales puede alumbrar una revolución en la biónica y la fotografía digital

JAVIER YANES Madrid 06/08/2008 20:56 Actualizado: 06/08/2008 23:38

La lente de la cámara muestra la estructura microscópica de la ‘retina’ artificial. UNIV. ILLINOIS

La lente de la cámara muestra la estructura microscópica de la ‘retina’ artificial. UNIV. ILLINOIS

Aunque sean elementos habituales en cualquier película de ciencia-ficción, los ojos electrónicos como los de Terminator aún existen sólo en la fantasía de los guionistas. Una diferencia fundamental de diseño persiste entre los sistemas de captación de imagen disponibles hoy y los ojos de los animales: éstos son curvados, mientras que todos los fotosensores del mercado son planos. Para que los ojos de Terminator funcionasen con la precisión que requiere el personaje, deberían llevar delante un sistema de lentes que convertiría a Terminator en Mr. Magoo.

Durante los últimos 20 años, diversos grupos de investigadores han lanzado varias propuestas de ojos electrónicos, pero todas fallaban al intentar trasladar las formas curvadas de la naturaleza al laboratorio. Los fotosensores artificiales son rejillas de píxeles de silicio, un material rígido que se rompe con una deformación de sólo el 1%.

La rigidez se ha roto hoy en las páginas de Nature, donde un equipo de ingenieros de las universidades estadounidenses de Illinois y Northwestern describe la primera cámara digital que reproduce el diseño del ojo, un paso que los autores celebran como “el nuevo paso hacia la retina artificial”.

La clave del hallazgo se resume en una palabra: flexibilidad. La innovación aportada por el equipo que dirigen Yonggang Huang y John Rogers se basa en la arquitectura del sensor, una red de píxeles conectados por microcables que forman una malla flexible y adaptable a cualquier superficie.

Para demostrar la potencia de su idea, los ingenieros han creado una cámara esférica de dos centímetros de diámetro cuyo diseño se inspira en el ojo humano. El proceso de fabricación emplea una membrana elástica cóncava que se aplana para adherirse a la trama de píxeles interconectados. Cuando la membrana recupera su forma, la malla se curva con ella. Finalmente, el sensor se transfiere a un sustrato definitivo de vidrio.

El secreto consiste en que toda la tensión es absorbida por los cables, mientras que los píxeles no sufren deformación. Los autores comparan el efecto al de los edificios, cuyos planos descansan sobre la superficie curva de la Tierra sin que su estructura sufra tensiones, ya que el área que ocupan es muy reducida. Durante los experimentos, comprobaron que los píxeles experimentaban una deformación del 0,002%, muy por debajo del límite de tolerancia del 1%.

Revolución biónica

Como primera aplicación, los autores piensan en el ojo artificial, aventurando incluso la posibilidad de incorporar sustratos deformables que ayuden a enfocar la imagen, como ocurre en la naturaleza. Pero también es inmediata la referencia a la fotografía digital. Las cámaras cuentan con un complejo sistema de lentes para corregir las aberraciones, a costa de añadir peso a la carcasa y robar una importante cuota de luz al sensor.

Según Huang y Rogers, su tecnología permitirá construir cámaras ligeras y compactas con una sola lente como cristalino. Las imágenes de prueba muestran, dice Rogers, “un campo de visión más amplio, iluminación más uniforme y menos aberraciones que las cámaras planas con lentes similares”.

Aunque el modelo experimental sólo tiene 256 píxeles, el escalado hasta los más 10 millones de sensores de las cámaras actuales será fácil, aseguran los autores, ya que se basará en materiales y procedimientos de fabricación ya establecidos.

Más allá de la fotografía digital y del ojo artificial, hay todo un mundo por explorar. Rogers apunta: “Creemos que algunas de las áreas más interesantes para aplicaciones futuras incluyen la integración conformacional de la electrónica con el cuerpo humano”; en otras palabras, la biónica. La tecnología desarrollada por estos científicos es aplicable a sensores químicos, eléctricos o de cualquier otro tipo. Rogers cita un ejemplo en el que ya están trabajando, un monitor para rastrear cómo viajan las señales eléctricas sobre la superficie ondulada del cerebro.

En su comentario en Nature, el experto en electrónica Takao Someya, de la Universidad de Tokio, sugiere otros usos: sensores bioquímicos para detectar componentes en sangre, ojos convexos como los de los insectos con visión de 360 grados, superficies inteligentes que interactúen con las personas o con el entorno, pieles robóticas con sensibilidad al tacto... Una vez rota la barrera tridimensional, la gama de aplicaciones puede adquirir una profundidad insospechada.

 

Puentes flexibles de metal que unen islas de silicio

La imagen microscópica de la tecnología desarrollada por Rogers y Huang muestra una red formada por diminutos fotosensores de silicio, conectados por microcables metálicos de cromo y oro y envueltos en una matriz de plástico. En estos cables, que los investigadores llaman ‘puentes pop-up’, reside el secreto. La forma de los puentes y su composición les confieren la flexibilidad necesaria para que la retina artificial pueda adaptarse a casi cualquier superficie sin que los sensores de silicio se deformen.

20 Comentarios
  • Ibersystem
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    0 i Ibersystem 09-08-2008 12:51

    No es necesario tanto jaleo. Simplemente se fabrica la malla de forma que al cerrarse por la curvatura queden totalmente cerrados todos los píxeles. Con poner los píxeles encima de estructuras piramidales, al curvarse el sistema de cables, se pegarían los pixeles y no habría espacios. Un saludo.

  • esanti
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    0 i esanti 19-08-2008 01:10

    jajajaja tenia que ser Otrava Gomas!

  • esanti
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    0 i esanti 19-08-2008 01:11

    jajajaja tenia que ser Otrava Gomas!

  • Jose
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    0 i Jose 16-01-2009 19:39

    Pablo .. Porque no imitarlo? somos sus hijos !!

  • Rolando Braas
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    -1 i Rolando Braas 07-08-2008 21:28

    Yo si que no cacho nada de eletronica, pero si sé que hasta la fecha esta ha sido un gran aporte al crecimiento, y avance social de este mundo, por lo tanto si esto funciona o no, no me importa tanto, lo importante es que hay un aporte que a futuro si o sí, podrá ser el reemplazo de aquellos que no ven, y fijense lo importante que seria que las personas vieran ahora como lo conectan con el resto de las funcionen del ser humano, tampoco lo sé, peró se logrará,no creo en dios, pero fé en que el hombre puede sí. apusto mil dolares que dentro de poco, veremos autos voladores como en las peliculas, con mayor razón un ojo, que sabemos como funcionas,es cuestión de copiar y algomasclaro !!

  • Fernando (Respuesta a para Fernando)
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    -1 i Fernando (Respuesta a para Fernando) 08-08-2008 13:47

    Las celdillas de composición flexible tendrán que elaborarse con material orgánico, la tecnología OLED está emergiendo y será el verdugo de este proyecto. infórmate de este tipo de investigaciones y decide a cual le ves más futuro. Al cacharro semirrígido de silicio y metal o a la flexibilidad de los materiales orgánicos. Puestos a divagar en proyectos ilusorios con la esperanza de llegar a alguna parte opto por la tecnología OLED aplicable a la fabricación de CCD. ¿que opináis? Sinceramente, no hablo por hablar, sin ánimo de ofender.

  • esanti
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    -1 i esanti 19-08-2008 01:10

    jajajaja tenia que ser Otrava Gomas!

  • Para Fernando
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    -2 i Para Fernando 07-08-2008 19:46

    Pues podrías explicar qué es una "celdilla de composición flexible", para empezar. No entiendo porqué solo piensas en la óptica, y te olvidas que aquí la gracia está en hacer circuitos integrados que se puedan acoplar a estructuras 3D, sin tener resolver la estructura para cada situación. En lo que respecta a la óptica, yo de CCDs sé poquito, pero no me creo que el empaquetamiento esté tan perfeccionado como para que no haya pérdidas. Ningún detector es perfecto. Tampoco creo que su intención sea "conseguir subvenciones". Subvenciones se le da al arte, a la cultura, en forma de dinero y recursos a fondo perdido. A la ciencia se le conceden proyectos y fondos a fin de obtener algo a cambio, conocimiento, patentes, productos industriales etc... Es una especie de insulto decir que un proyecto científico lo que busca es una subvención, y es un insulto a la inteligencia decir que algo que apenas acaba de empezar no va a llevar a ninguna parte. Lo mismito que le debieron decir a Lagrange cuando empezó a darle a sus ecuaciones.

  • Backstreets
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    -2 i Backstreets 07-08-2008 21:29

    Superinteresante el artículo de la goma electrónica, ¡y no digamos este!. Personas y robots a la vez ¡Cada vez más cerca de los seres biónicos! ese es nuestro futuro.

  • Otrova Gomas
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    -2 i Otrova Gomas 07-08-2008 17:55

    La sinapsis de la corriente evolutiva siempre ha sido una alternativa viable a las indiferencias estructurales de la vida misma. Mas allá de las percepciones ultrasensoriales de las huellas dactilares imprevistas y extendidas sobre un pañuelo rojo impregnado de perfume de mujer podriamos hablar de una catarsis tercermundista completamente inundada de reflexiones dominicales y aburridas semánticas sobre la retroalimentación carnal a nivel mundial. Ahora bien, si tomamos en cuenta que las diferenciales generadas en el plasma genético de las corrientes alternas se alteran con las conexiones electrónicas y se distorsionan con el fitoplancton entonces podriamos generar una versión del sushi autosustentable y biodegradable y hasta podríamos construir un teleférico inalámbrico. Todo es posible.

  • simbadlemarin.over-blog.com
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    -3 i simbadlemarin.over-blog.com 07-08-2008 03:42

    Comom decia el pensador francés Germain Nouveau : "Estamos obligados en creer en dios, cuando se ve como se lo ha metido en el ojo"... ;)

  • juan
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    -3 i juan 07-08-2008 12:03

    Verdaderamente impresionante.Tanto los animales como la naturaleza nos dan cada día sorpresas.Tienen todos los secretos de la vida por lo tanto hay que saber descubrirlos.

  • :O
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    -6 i :O 07-08-2008 00:46

    IMPRESIONANTE

  • El Profeta
    #11 Vota Vota

    -6 i El Profeta 07-08-2008 17:56

    La sinapsis de la corriente evolutiva siempre ha sido una alternativa viable a las indiferencias estructurales de la vida misma. Mas allá de las percepciones ultrasensoriales de las huellas dactilares imprevistas y extendidas sobre un pañuelo rojo impregnado de perfume de mujer podriamos hablar de una catarsis tercermundista completamente inundada de reflexiones dominicales y aburridas semánticas sobre la retroalimentación carnal a nivel mundial. Ahora bien, si tomamos en cuenta que las diferenciales generadas en el plasma genético de las corrientes alternas se alteran con las conexiones electrónicas y se distorsionan con el fitoplancton entonces podriamos generar una versión del sushi autosustentable y biodegradable y hasta podríamos construir un teleférico inalámbrico. Todo es posible.

  • Fernando
    #8 Vota Vota

    -10 i Fernando 07-08-2008 09:48

    Ah,se me olvidaba, la fabricación de CCD actual establece que la celdilla es cuadrada, por lo tanto tendríamos que cambiar TODO y hacerla hexagonal (tipo panal de abejas)para que funcionara en una superficie esférica. Así que eso de utilizar las herramientas actuales...

  • Urdimbre
    #1 Vota Vota

    -11 i Urdimbre 07-08-2008 00:02

    No será el homínido el que abandone este planeta - sería anatomicamente imposible viajar sin gravedad - pero sí nuestra creación. Y, lo escribo completamente en serio, es para sentirse orgulloso. Salud y dicha .

  • Para pregunta
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    -12 i Para pregunta 07-08-2008 08:21

    Electronicos no, pero ojetes artificiales tienes todos los que quieras en las sexshop. Autolubricados.

  • Fernando
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    -14 i Fernando 07-08-2008 09:36

    Los CCD no tienen separación entre sí para no perder parte de la imagen (antiguamente sí, por eso las imágenes tenían puntos negros como si fuera una malla)el establecer una conexión flexible añade separación entre ellos para tener espacio de movimiento, lo que conlleva al problema primitivo. Cuando lo quieran trasladar a las resoluciones actuales tienen dos opciones, ópticas para cada celdilla (se usa hoy en día en determinados instrumentos) lo que añade la perdida de luz y aberraciones. Y la segunda el crear a medida el CCD, esto quiere decir que se fabrique para determinada esfera con el ángulo de torsión y separación de las celdillas exacto, que a esos tamaños soy muy escéptico de que se pueda llevar a cabo con la tecnología actual y los metales que sugieren. De ahí a que lo hagan a 256 celdillas. Además tendremos que añadir el handicap de que si lo queremos en color sería x3 sin la posibilidad de utilizar 3 ccd por separado porque no se podrían utilizar prismas dentro de la esfera. Creo que es un proyecto interesante pero algo infantil, seguramente buscan subvenciones y podrán vivir del proyecto hasta que sea obvia su inviabilidad. La respuesta es utilizar celdillas de composición flexible y no poner puentes o caminos de oro que esto no es el Mago de Oz, es la realidad.

  • Pablo
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    -15 i Pablo 07-08-2008 08:26

    Ardereis en el infierno!!! Ateos descreidos ¿como osais imitar a Dios nuestro creador??. Ahora en serio, un buen articulo y aunque solo es el comienzo, esta investigacion empieza muy bien y abre un campo inmenso que puede mejorar la vida a muchas personas dentro de unos años

  • Pregunta
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    -31 i Pregunta 07-08-2008 07:48

    Comentario oculto por la valoración de los lectores
    (ver comentario)

    ¿Para cuando el ojete electronico?

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Generado: 2012-05-28 20:33:12