Los científicos han desarrollado un nuevo ojo artificial inspirado en la visión adaptativa de los animales y popularizado en películas de ciencia ficción como Terminator. La tecnología utiliza una pupila de metal líquido que cambia automáticamente de forma y tamaño en respuesta a la luz, lo que podría ayudar a robots, vehículos autónomos y máquinas avanzadas a ver con mayor claridad en entornos en constante cambio.
Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, la Universidad de Westlake y otras instituciones introdujeron el concepto en un estudio publicado en la revista Science Robotics . Su objetivo era abordar un desafío común en los sistemas de visión artificial modernos: las cámaras y los sensores suelen tener dificultades cuando las condiciones de iluminación cambian repentinamente, como al pasar de la oscuridad a la luz solar intensa.
A diferencia de los ojos biológicos, muchos sistemas de visión por computadora dependen en gran medida del procesamiento de software para compensar la sobreexposición o la poca luz.
Estos métodos pueden ser lentos, consumir mucha energía y, en ocasiones, poco fiables. El nuevo sistema, en cambio, se inspira directamente en la naturaleza al replicar el reflejo pupilar a la luz, el proceso automático que permite que las pupilas de humanos y animales se adapten instantáneamente a los cambios en los niveles de luz.
En el centro de la tecnología se encuentra una pupila de metal líquido hecha de galio-indio eutéctico (EGaIn). Este material está incrustado en microcanales flexibles y se controla mediante señales electroquímicas. Cuando la luz brillante incide en la retina artificial, genera pulsos eléctricos que provocan la contracción del metal líquido, reduciendo la cantidad de luz que entra al sistema. Cuando el entorno se oscurece, la pupila se dilata de nuevo para captar más luz.
Los investigadores también diseñaron el sistema para que la pupila pueda cambiar de forma, no solo de tamaño. Además de las pupilas circulares como las de los humanos, el dispositivo puede replicar formas observadas en animales como gatos, ranas, ovejas o calamares, lo que puede ayudar a adaptar los sistemas de visión a diferentes entornos.
El ojo artificial consta de tres componentes clave
En primer lugar, se encuentra una retina artificial hemisférica compuesta por fotodetectores fotosensibles dispuestos en una estructura curva. En segundo lugar, se encuentran las "neuronas" de metal líquido que convierten las señales luminosas en pulsos eléctricos. En tercer lugar, se encuentra la pupila adaptativa de metal líquido, que ajusta la apertura en función de dichas señales. Juntos, estos elementos crean un sistema de circuito cerrado que imita la forma en que los ojos biológicos regulan la exposición a la luz.
Las primeras pruebas sugieren que este enfoque podría mejorar significativamente la visión artificial. En un experimento, la precisión del reconocimiento de imágenes en condiciones de iluminación intensa aumentó de aproximadamente el 68 % a más del 83 % al activar el sistema de pupila adaptativa.
Esta mejora es importante porque la visión es una de las capacidades más cruciales para tecnologías emergentes como robots, drones y vehículos autónomos . Estos sistemas deben operar en condiciones reales impredecibles donde la iluminación puede cambiar rápidamente, por ejemplo, desde túneles oscuros hasta plena luz del día.
Una solución basada en hardware como la pupila de metal líquido podría reducir la necesidad de algoritmos complejos de procesamiento de imágenes, a la vez que mejora la velocidad y la eficiencia energética. Esto hace que la tecnología sea especialmente prometedora para sistemas móviles donde el consumo de energía y la velocidad de procesamiento son cruciales.
Las aplicaciones potenciales van más allá de la robótica y los vehículos autónomos.
Los investigadores dicen que la tecnología también podría mejorar las cámaras de seguridad, los dispositivos de imágenes médicas, los drones y los sistemas informáticos neuromórficos que intentan replicar las funciones biológicas del cerebro.
Por ahora, el ojo artificial es solo un prototipo de prueba de concepto, pero el equipo ya está trabajando en el perfeccionamiento del diseño. El trabajo futuro se centrará en la miniaturización de los actuadores y fotodetectores de metal líquido, la mejora de la eficiencia energética y la integración del sistema en dispositivos del mundo real.
Los investigadores también planean ampliar el sistema con capacidades de detección adicionales, incluyendo imágenes en color y multiespectrales, y potencialmente combinarlo con sensores táctiles o de movimiento para crear máquinas con una percepción más completa.
Si esos avances tienen éxito, la pupila de metal líquido podría representar un paso importante hacia máquinas que vean el mundo más como lo hacen los humanos y los animales, permitiendo a los robots y vehículos navegar en entornos complejos con una conciencia mucho mayor.
La tecnología de metal líquido inspirada en Terminator promete mejores ojos para robots y automóviles apareció primero en Digital Trends .