Как се наричат ​​специалните очила за хора с увредено зрение? Електронни очила за незрящи. Как работят електронните очила?

Според портала Today стоманата и пластмасата скоро ще отстъпят място на нови революционни материали - водоотблъскващи, топлоустойчиви и фантастично издръжливи.

Материална революция. С помощта на химията и нанотехнологиите учените скоро ще пенсионират метала, пластмасата и дървото

Дрехи, които не се цапат и следователно не се нуждаят от редовно пране, тиган, повърхност, която наистина никога не залепва, резервоари за ракетно гориво, към който не се придържат агресивните му компоненти – всичко това скоро ще стане възможно благодарение на откритието на американски учени, превърнало се в една от най-шумните научни сензации за изминалата година.

Група химици, водени от Гарет Маккинли от Масачузетс Технологичен институтразработи ултратънка мрежа от полимерни влакна, преплетени по специален начин. Тази мрежа може да се нанесе върху всякаква повърхност и да я направи ненамокряща за никакви течности.

На пресконференция, за да обявят откритието, учените покриха гъше перо с химическото съединение и демонстрираха как то започва да отблъсква пентана, най-лекия течен въглеводород. Изборът на такава екзотична течност не е случаен - много известни материали могат да отблъскват водата. Например самите гъши пера, които са довели до поговорката „като водата от гърба на патица“. В същото време прости органични вещества, които съставляват, например, бензин или керосин, могат ефективно да намокрят почти всяка повърхност, дори легендарния тефлон.

По време на експериментите е установено, че неговата геометрия, свързана с действието на капилярните сили, също играе определена роля в способността на повърхността да контактува с вода, обяснява Маккинли. Следователно същността на новата технология е, че с помощта на микроскопична полимерна мрежа на повърхността се придава определена текстура - модел на трапчинки и туберкули. Чрез правилното избиране на ъглите, под които водата се движи между тези „грапавини“ на повърхността, учените са гарантирали, че малки островчета въздух под слоя течност винаги се запазват в текстурата. С други думи, създават се условия, при които капилярните сили не позволяват течността да намокри напълно повърхността.

Техниката е тествана върху силициеви пластини, използвани в микроелектрониката. След това учените се заеха да създадат покритие, което може да се нанесе върху всяка повърхност. Неговият основен елемент са нишки от полиметилметакрилат и многостранни молекули на флуориран органични съединения, чиято желана структура се създава чрез електростатично усукване.

Според ръководителя на изследването Гарет Маккинли, изобретението може да се използва за защита на стените на резервоарите за гориво на реактивни двигатели от вредни ефектиагресивни горивни компоненти. Това значително ще удължи живота на резервоарите за гориво и ще намали експлоатационните разходи на самолетите. Разработката обаче ще бъде по-забележимо използвана в друга област - много по-близо до на обикновен потребител. Според разработчиците дрехите, покрити с полимерна мрежа, ще бъдат много трудни за замърсяване и много лесни за пране.

Според експерти изобретението на американските учени заема достойно място в списъка на уникалните материали, които скоро ще се утвърдят в ежедневната употреба, заедно с други революционни разработки от последните години - въглеродни нанотръби, аерогелове, метална пяна и „умни“ тъкани .

АЕРОГЕЛ: ПРОЗРАЧНА ТВЪРДОСТ

Супер сила. 2,5 g аерогел може да издържи тухла с тегло 2,5 kg

Друг материал на бъдещето, който може да се докосне днес, е аерогелът. Това е вещество на основата на гел, в което течните компоненти са напълно заменени с газ. В резултат на това, при рекордно ниски плътности, аерогеловете имат уникална комбинациясвойства - висока якост, топлоустойчивост и прозрачност. Учените често наричат ​​този уникален материал „замразен“. цигарен дим" - приблизително това е впечатлението, което създава, когато светлината преминава през него.

Честта да изобретят материал, който ще промени бъдещето на човечеството, принадлежи на американския химик Стивън Кистлър и колежа в Стоктън, Калифорния. Още през 1931 г. той за първи път се опита да замени течността в гела с газ метанол и след това да загрее гела до критичната температура на газа - 240 градуса по Целзий. В резултат на това метанолът напусна гела, без да намалява обема си, а самият гел „изсъхна“, без практически да се свие.

Аерогелът от днешната проба е порест материал, в който кухините заемат около 90-99%. Структурата на аерогела представлява дървовидна мрежа от наночастици с размер не по-голям от 5 nm. Най-често срещаните днес са разработки на базата на аморфен силициев диоксид, както и хромови и калаени оксиди. През 90-те години на миналия век учените успяват да получат първите въглеродни проби.

Най-модерните са кварцовите аерогелове, които са 500 пъти по-малко плътни от водата и 1,5 пъти по-малко плътни от въздуха. Аерогелът може да издържи натоварване от 2000 пъти собственото си тегло. В някои експерименти парче аерогел с тегло само 2,5 грама поддържаше теглото на тухла с тегло 2,5 кг.

Кварцовите аерогелове предават слънчева светлина, но запазват топлината. В САЩ те вече започнаха да се използват в строителството като топлоизолационни материали.

ВЪГЛЕРОДНИ НАНОТРЪБИ: ПО-СИЛНИ ОТ ВСИЧКОТО

Въглеродните нанотръби са най-здравият материал в света

През 1996 г. американските учени Робърт Кърл, Харолд Крото и Ричард Смели получиха Нобелова наградапо химия за откриването на фулерени - молекулни съединения, които са полиедри от въглеродни атоми, които могат да послужат като основа за създаването на най-здравия материал в света. Говорим за легендарните въглеродни нанотръби - стара мечта на писатели на научна фантастика и футуролози.

Въглеродните нанотръби са цилиндрични структури от нагънати графенови равнини, които имат уникални характеристики. Това е най-твърдият и издръжлив материал в света с високи електронни характеристики.

Той дължи силата си на ковалентни връзкимежду отделните въглеродни атоми. През 2000 г. експерименти разкриха, че якостта на опън на въглеродна нанотръба е 63 гигапаскала. Това е десетки хиляди пъти повече от най-добрите сортовевисоко въглеродна стомана.

Въглеродните нанотръби могат да се използват почти навсякъде, където днес се използват метали. Това може да бъде облекло, спортно оборудване, бронежилетки, космическо оборудване и компоненти на електронни схеми. Според експерти до 2015 г. обемът на пазара в тази индустрия ще бъде 2,5 милиарда долара.

Някои учени предупреждават, че нанотръбите могат да представляват заплаха за здравето, по-специално експериментите с лабораторни мишки показват, че въглеродните нанотръби могат да предизвикат ефект върху тялото, подобен на този, произведен от азбеста. Последицата от това излагане може да бъде рак.

E-FABRIC: ПОКРИЕТЕ СЕ С КОМПЮТРИ

Плат. Изображението върху тениската зависи от настроението на човека

Защо да носите електронни джаджи, които могат да бъдат изгубени или счупени, когато можете просто да носите компютри на себе си? Разработките в областта на създаването на електронни тъкани вече изглеждат толкова обещаващи днес, че според много анализатори до 2020 г. такова облекло ще стане ежедневно облекло.

нея отличителна чертаЩе бъде възможно непрекъснато да възпроизвеждате статично изображение или видео. Една и съща тениска може, в зависимост от настроението на човек, да показва изображение на звездно небе или тропически пейзаж. Вярно е, че може да се предположи, че абсолютната свобода на избор на изображения върху дрехите може да доведе до обществено възмущение, така че наборът от изображения ще трябва да бъде регулиран със закон. Приблизително същото като съдържанието на телевизията в наши дни.

Първите образци на такава тъкан са създадени преди няколко години. През 2006 г. продажбите на "smart" анцузизапочнато от Spyder. Те са станали по-умни благодарение на електронни платнени вложки ElekTex от британската компания Eleksen. Платът е направен от няколко слоя, включително електропроводим и защитен, и може да реагира на докосвания по повърхността му. При това регистрира не само точката на контакт, но и силата на натиск и посоката на натискане. Благодарение на това можете да контролирате работата на вашия iPod, без да го изваждате от джоба си, като използвате символите на бутоните, отпечатани на ръкава на вашия костюм. С тези уникални характеристики, тъканта все още е тъкан - може да се сгъва, мачка и дори да се пере.

След като електронната тъкан бъде достатъчно развита, повечето от днешните джаджи - като телефони и iPod - могат да бъдат вградени в дрехите. В този случай ще бъде достатъчно да махнете с ръка, за да активирате мобилната комуникация, и след това да говорите с помощта на микрофон, вграден например в ревера на сакото. Следващата стъпка може да бъде използването на революционен интерфейс от мисъл към реч във връзка с електронна тъкан.

През март 2008 г. такава технология беше представена от Texas Instruments. Същността на неговата работа е трансформацията в нервни импулси, които всъщност водят до работа гласни струни, в цифрова информация, като например синтезирана реч. Днес тази технология се използва предимно, за да даде възможност на беззвучни хора да говорят по телефона, но нейното бъдеще не е ограничено.

МЕТАЛНА ПЯНА: ЖЕЛЕЗЕН МАТЕРИАЛ С ПАМЕТ

По-здрав от стомана и не потъва във вода

С развитието на новите технологии учените откриват все повече възможности за модифициране на традиционни материали, като метала. Една от най-обещаващите модификации е металната пяна - структура, състояща се от твърд метал, най-често алуминий, и съдържаща голям брой пълни с газ пори. Обикновено приблизително 75-95% от обема на металната пяна е кухина. Материалът има уникален ниско съпротивление- някои видове метална пяна са толкова леки, че плуват по повърхността на водата. Освен това силата на такава пяна е няколко пъти по-висока от здравината на традиционния метал.

В бъдеще металната пяна може да стане неразделна част от машиностроенето и да се използва и в производството на металокерамика. Материалът е идеален за създаване на големи, изключително издръжливи конструкции - човечеството все още не е измислило друг материал, който може да осигури такова съотношение сила-тегло. Разбира се, той ще се използва активно в космическите технологии, където минимизирането на масата е от голямо значение.

Скорошно откритие на американски учени може допълнително да разшири обхвата на този материал. По време на изследване на Националната научна фондация на САЩ беше възможно да се развие новият видсплав от метална пяна, която, реагирайки на магнитно излъчване, може да се разтегне по дължина с 10% под въздействието магнитно поле. За постигане на този ефект е разработен нова технология. Специална течна сплав се излива върху парче нагрят порест натриев алуминат. След като металът се охлади, солта на натриевия алуминат се гравира с киселина и металът придобива пореста структура.

Учените наричат ​​новата сплав „метална мемори пяна“. Според тях той ще намери широкизползвани в производството на автомобили и самолети, както и навсякъде, където са необходими материали, които поддържат висока якост при голямо натоварване.

АМОРФНИ МЕТАЛИ: ВСИЧКО СТАВА ОТ СТРУКТУРАТА

Напредък. Учените продължават да изобретяват материалите на бъдещето

Друга модификация на традиционното желязо са аморфните метали или така наречените „метални стъкла“, които се състоят от метал с хаотична атомна структура. Те могат да бъдат два пъти по-здрави от стоманата. Несвързаната структура на атомите им позволява да разсейват енергията на удара по-ефективно от твърдата структура на традиционните метали, която има точки на уязвимост. Аморфните метали се произвеждат по специална технология - разтопеният метал се охлажда бързо, така че неговата атомна структура няма време да придобие ясна кристална форма.

Металното стъкло е два пъти по-здраво от стоманата

Военните отдавна са хвърлили око на нов вид метал. Според техните изчисления, изработената от него броня ще бъде няколко пъти по-здрава от тази, произведена по днешните технологии. В допълнение, аморфните метали стават широко разпространени в електронната индустрия. В допълнение към силата, те имат уникални магнитни свойства, които са широко търсени за производството на мобилни телефони, магнитни ленти и трансформатори за високо напрежение. Ефективността на спестяването на енергия при използване на аморфни метали се увеличава средно с 40%. Широкото им използване може да означава спестяване на стотици хиляди тонове изкопаеми горива в глобален мащаб.

ПРОЗРАЧЕН АЛУМИНИЙ: СБОГОМ СТЪКЛО!

Без стъкло. В бъдеще стъклото ще стане алуминий

Металът може да бъде прозрачен. Това не са мечтите на писателите на научна фантастика. Металът е три пъти по-здрав от стоманата и в същото време прозрачен - вече е реалност. Първите проби от това чудо са получени от немски учени от Физическата лаборатория Фраунхофер.

Технологията му за производство включва синтероване на малки алуминиеви частици при много високи температури. високи температури. Избирайки правилния размер на частиците, можете да постигнете висока прозрачност на материала. За подобряване на оптичните свойства по време на процеса на синтероване могат да се добавят редкоземни добавки.

Учените предричат ​​голямо бъдеще за прозрачния алуминий. Високата якост и прозрачност могат да бъдат много полезни при изграждането на небостъргачи и самолет. Космическите агенции също проявяват голям интерес към новия материал, в бъдеще той може да се използва широко в строителството космически станции, премахвайки ограничението върху площта на прозорците, което в момента се налага от якостните характеристики на стъклопакета.

Алексей Бондарев

Новото устройство използва един вид измама или илюзия. Помага на незрящ човек да изгради картина на света въз основа на набор от звуци. Това изобретение разкрива на изследователите нови аспекти на пластичността на човешкия мозък.

Вярно е, че VISOR предава сигнали към мозъка чрез невроимплант. Но общата идея е подобна: трябва да направите снимка на района, да я конвертирате според определени правила и да я доставите до местоназначението й на някое място. достъпна форма(кадри memory-alpha.org, Paramount Pictures/Paramount Television, CBS Studios).

Амир и колегите му се стремят не само да създадат различни електронни асистенти за хора с увреждания, но и да разберат как те взаимодействат с мозъка на собственика. По-специално учените се интересуваха от... зрителната кора.

Един от феномените, изучавани от групата на Амеди, е мултисензорното възприятие. Това е интегрираната обработка на различни информационни канали, спомагаща за формирането на цялостна картина на света. Характеристиките на взаимодействието на различни области на мозъка в този процес все още не са напълно разбрани.

По-специално, в една от предишните работи на Амеди той откри интересни пресечни точки в пътищата за обработка на информация по време на нормално четене на книга и четене на Брайл от сляп човек, въпреки че в единия случай работят очите, а във втория - върховете на пръстите (илюстрация на иврит Университет на Йерусалим, лабораторията на Амир Амеди).

Невролозите знаят, че визуалната обработка в мозъка следва два паралелни пътя. В кората има окципитотемпорален път или „вентрален поток“, свързан с обработката на форми, идентифициране на обекти и техните цветове. Отговаря на въпроса "какво виждам?"

И тогава има окципито-париетален път („гръбен поток“), който анализира пространствена информация за местоположението на даден обект (въпроси „къде?“ и „как?“).

Работата на Амеди не е първата, в която инженери и учени се опитват да формират „визуална картина“ в главата на сляп човек, използвайки звуци. Да си спомним европейския пилотен проект CASBLiP, през 2009 г. (снимка CASBLiP/Universitat Politècnica de València).

Амеди и колегите му сканираха мозъците на 9 зрящи и 11 слепи по рождение. Зрящите субекти изпълняваха задачи за визуално разпознаване, а слепите субекти изпълняваха подобни упражнения, използвайки SSD.

Проектът SSD всъщност съчетава няколко варианта за помощници на незрящи. Това включва вече споменатия джобен „виртуален бастун“ и различни прототипи на системи за ориентация с очила за камера и стерео слушалки, наричани още vOICe (снимка от Еврейския университет в Йерусалим, лабораторията на Амир Амеди).

За изненада на експериментаторите същите два потока се активираха при слепите хора. Тоест зрителният кортекс започва да дешифрира формата на нещата и тяхното пространствено разположение по същия начин, когато човек използва „слухово зрение“.

(Това изследване е докладвано в списанието Cerebral Cortex.)

Оказа се, че подобно фундаментално разделение на обема на работата може да възникне дори без предишен визуален опит. И че това разделение няма визуален характер.

Израелците стигнаха до извода, че мозъкът организира кортикалните зони на принципа на специфична обработка на информацията (относително, според вида на необходимите изчисления), независимо от вида на сензорните канали - зрителни, слухови или тактилни. Последното заслужава специално внимание.

Прехвърлянето към зрителната кора на отговорността за съставянето на „визуална картина“, базирана само на звук, е друг пример за удивителната невропластичност на мозъка (илюстрация от Еврейския университет в Йерусалим, лабораторията на Амир Амеди).

Преди четири десетилетия американският неврофизиолог Пол Бачирита (

Слепите хора често използват допир, тактилното усещане, за да се ориентират във външния свят. Но кой би предположил, че сега с негова помощ те ще могат не само да определят структурата на материала или да четат брайлов текст, но и да виждат околните предмети и хора, без да ги докосват!

Основните предимства на Forehead Retina System са нейната компактност и невидимост за другите (снимка от eyeplus2.com).

Кога обикновените хоратрябва да направите нещо, тактилното усещане изглежда изчезва - то е толкова игнорирано, че те не мислят конкретно за него. Съвсем различна е ситуацията при хората с зрителни смущения- както знаете, докосването е много важно за тях. Но това усещане има основен недостатък - то „работи“ само при контакт с обект.

Ситуацията обаче може да се промени от Forehead Retina System (FRS), която беше демонстрирана на конференцията и изложбата за компютърна графика и интерактивни технологии SIGGRAPH 2006, проведена наскоро в Бостън. Това устройство не предава визуално изображение, но ви позволява да получите на сляп човекподробно разбиране на околния свят.

Системата FRS също може да предава изображение, но, както може би се досещате, чрез докосване. Тя го прави доста по неочакван начин– прехвърляне на изображения на челото (откъдето идва името английска дума"чело"). Веднъж вече говорихме за устройство, което работи много подобно - превежда изображения на език, но все пак нека разберем какви са характеристиките на FRS и как работи като цяло.

Ето как изглежда цялото FRS оборудване. На външен вид – нищо интригуващо (снимка от eyeplus2.com).

Вляво: FRS електрически табла. Вдясно: подложка с електроди (снимка от eyeplus2.com).

Сензорът Forehead Retina System е миниатюрна камера, която заснема изображения на обекти пред човек. За удобство е вграден в тъмни очила, най-обикновени на вид.

Полученото изображение се обработва и превръща в тактилни импулси. На първия етап от обработката специален алгоритъм определя очертанията на обектите - тоест идентифицират се техните краища. Вторият етап включва широколентово филтриране на променяща се във времето информация.

По време на процеса на обработка изображението се разделя на „пиксели“, които ще съответстват на зарядите на матрицата с електроди (илюстрация от eyeplus2.com).

Окончателно обработен визуален образтрансформирани в електрически импулси. В този случай електродите в матрицата се зареждат в такъв ред, че да повтарят опростения контур на изображението. Изхвърлянето дразни рецепторите на кожата на челото и човекът „усеща“ формата на предмета, без да го докосва.

Така зрителният образ, превръщайки се в електрически импулси, се превръща в тактилно усещане. FRS обаче не се задоволява само с контури, но дори може да предава цветове. Как е възможно?

Това е приблизително начинът, по който полученото изображение се загрубява до контури - изображение без ненужни детайли се предава по-лесно (снимка от eyeplus2.com).

Създателите на системата обърнаха внимание на факта, че клетките са „отговорни“ за усещането на кожата различни видовеи реши да използва тази функция.

Цветовете тук се предават в RGB схемата. Решението не може да бъде по-просто - всеки тип рецептор се сравнява с определен цвят.

В зависимост от предаваните импулси се дразнят Различни видоверецептори. Съответните усещания са свързани с различни цветове(илюстрация от eyeplus2.com).

Различни електрически импулси са подбрани така, че да предизвикат различни усещания(вибрация или натиск). Потребителят просто трябва да разбере кои цветове с какво трябва да бъдат свързани. Останалото е въпрос на учене и скоро ще можете да го правите и без него специален трудсъщо разпознават междинни цветове: лилаво, зелено, оранжево и бяло.

Един от разработчиците на FRS, Хироюки Каджимото, изглежда е изненадан от ефективността на устройството (снимка от eyeplus2.com).

Въпреки че от 60-те години на миналия век са разработени различни заместители на очите, подходът за кожата на челото е сравнително нов, но има смисъл. FRS е лесен за носене, сваляне и поставяне, устройството е почти невидимо. Освен това за мозъка е по-лесно да обработи визуален образ, „проектиран“ върху челото, отколкото върху друга част на тялото, да не говорим за факта, че роговият слой тук е доста тънък, което осигурява по-голяма чувствителност.

Все още е трудно да се каже какво е бъдещето на новото изобретение, но FRS вече е успешно тестван в японски и американски институции за хора със зрителни увреждания. Следователно перспективите са видими.