Tehnoloģija, ko zinātnieki izmanto, tiek dēvēta par metavirsmu. Nelielajā platībā (aptuveni pusmilimetrs reiz pusmilimetrs) iestrādāti 1,6 miljoni cilindrisku stabiņu, katrs ar unikālu ģeometriju un izmērā apmēram tikpat liels, cik cilvēka imūndeficīta vīrusa (HIV) daļiņa. Tie funkcionē kā optiskas antenas, katra optimizēta noteikta viļņa garuma gaismai, bet kopā veidojot attēlu visā redzamās gaismas diapazonā.
Šādi metavirsmu objektīvi izstrādāti arī iepriekš, taču nespēja nodrošināt ne tuvu tik labu attēlu kvalitāti un tik plašu skata leņķi. "Tas bija liels izaicinājums – radīt un konfigurēt šīs mikrostruktūras, lai tās pildītu vēlamo funkciju," atzīst Prinstonas Universitātes datorzinātnieks Ītens Cengs.
Iepriekš pētniekiem nebija izdevies tik veiksmīgi vienā sistēmā integrēt gan fizisko kameras daļu – pašu metavirsmu –, gan mākslīgā intelekta algoritmus, kas veiktu pēcapstrādi un nodrošinātu augstas kvalitātes iznākumu. Tieši ārkārtīgi veiksmīga šo abu elementu sapārošana ir Prinstonas Universitātes un Vašingtonas Universitātes zinātnieku komandas lielākais panākums, kas citiem tik labā līmenī nav bijis pa spēkam. Rezultātā metavirsma, kas tilpuma ziņā ir ap 500 tūkstošus reižu mazāka nekā vidējs tradicionālo tehnoloģiju fotoobjektīvs, spēj nodrošināt šādas kvalitātes bildes:
Foto: Prinstonas Universitāte
Kaut bildes "asums", protams, nav tāds kā parastā izmēra fotokamerām, ņemot vērā šīs tehnoloģijas niecīgos izmērus, rezultāts ir iespaidīgs. Kas būtiski – šai metavirsmas kamerai arī nav nepieciešami specifiski apstākļi. Attēlus var iegūt dabiskā apgaismojumā. Iepriekš vairumam metavirsmu kameru bija nepieciešami laboratoriski apstākļi un bildējamā objekta izgaismošana ar lāzeriem, norādījis pētījuma vadošais autors un Prinstonas Universitātes datorzinātnieks Fēlikss Heide.
Pētnieki turpinās darbu pie algoritmu uzlabošanas, turklāt ne tikai ar mērķi uzlabot attēla kvalitāti, bet jau domājot par jaunas funkcionalitātes piešķiršanu. Šādām minikamerām nākotni redz gan medicīnā, gan robotikā, tādējādi piešķirot spēju metavirsmu kameru algoritmam jau atpazīt konkrētas lietas, ar šo tehnoloģiju nākotnē varētu, piemēram, veikt iekšēju slimību diagnostiku cilvēka organismā. Tāpat, kombinējot daudzas šādas metavirsmu minikameras, nākotnē varētu objektīvus teju nemanāmi integrēt dažādās tehnoloģijās un priekšmetos. Piemēram, viedtālruņa korpusu vairs nerotātu vairāki redzami objektīvi priekšā un aizmugurē, bet šo funkciju nu pildītu metavirsmas.
Līdz komerciālai precei vēl tāls ceļš ejams – pagaidām ar šīm minikameriņām vēl kādu laiku noņemsies inženieri laboratoriskos apstākļos, taču tad, ja tās kādreiz nonāks līdz ražošanai, pētījuma autori skaidro, ka pats tehnoloģiskais ražošanas process nav sarežģītāks par tiem, kurus jau šobrīd lieto smalku elektropreču komponentu ražošanā.
Pētījumu, kurā jaunā tehnoloģija raksturota detalizēti, var lasīt izdevumā "Nature Communications".
