Kuidas nimetatakse spetsiaalseid vaegnägijatele mõeldud prille? Elektroonilised prillid pimedatele. Kuidas elektroonilised prillid töötavad

Portaali Today teatel annavad teras ja plast peagi teed uutele revolutsioonilistele materjalidele – vetthülgavatele, kuumakindlatele ja fantastiliselt vastupidavatele.

materiaalne revolutsioon. Keemia ja nanotehnoloogia abil lähevad teadlased peagi pensionile metalli, plasti ja puidu

Riided, mis ei määrdu ja seetõttu ei vaja regulaarselt pesemist, pann, pind, mis kunagi päriselt ei põle, anumad raketikütus, mille külge selle agressiivsed komponendid ei kleepu – kõik see saab peagi võimalikuks tänu Ameerika teadlaste avastusele, millest on saanud lõppeva aasta üks valjemaid teadussensatsioone.

Rühm keemikuid, mida juhib Massachusettsist pärit Garrett McKinley Tehnoloogiainstituut arendas välja üliõhukese erilisel viisil põimunud polümeerkiudude võrgustiku. Seda võrku saab kanda mis tahes pinnale ja muuta see vedelike mitteläbilaskvaks.

Avastusele pühendatud pressikonverentsil katsid teadlased hanesulge keemilise ühendiga ja demonstreerisid, kuidas see seejärel tõrjub pentaani, kõige kergemat vedelat süsivesinikku. Sellise eksootilise vedeliku valik ei olnud juhuslik – paljud teadaolevad materjalid suudavad vett tõrjuda. Näiteks hanesuled ise, millest tekkis vanasõna "nagu vesi pardi seljast". Samal ajal suudavad lihtsad orgaanilised ained, mis on osa näiteks bensiinist või petrooleumist, tõhusalt niisutada peaaegu iga pinda, isegi legendaarset teflonit.

Katsete käigus selgus, et selle geomeetrias mängib rolli ka pinna võime kontakteeruda veega, mis on seotud kapillaarjõudude toimega, selgitab McKinley. Seetõttu seisneb uue tehnoloogia olemus selles, et mikroskoopilise polümeervõrgu abil kinnitub pinnale teatud tekstuur - leotus- ja konaruste muster. Valides õiged nurgad, mille all vesi nende pinna kareduste vahel liigub, on teadlased taganud, et vedela kihi all olevad väikesed õhusaared säilivad alati tekstuuris. Teisisõnu luuakse tingimused, mille korral kapillaarjõud ei lase vedelikul pinda täielikult märjaks teha.

Tehnikat testiti mikroelektroonikas kasutatavatel räniplaatidel. Seejärel asusid teadlased looma kattekihti, mida saaks kanda mis tahes pinnale. Selle peamise elemendina toimivad polümetüülmetakrülaatniidid ja mitmetahulised fluoritud molekulid. orgaanilised ühendid, mille soovitud struktuur luuakse elektrostaatilise keerdumisega.

Uurimisjuhi Garrett McKinley sõnul saab leiutist kasutada reaktiivmootorite kütusepaakide seinte kaitsmiseks kahjulikud mõjud agressiivsed kütusekomponendid. See pikendab oluliselt kütusepaakide eluiga ja vähendab lennuki käitamise kulusid. Arendus saab aga märgatavama rakenduse teises valdkonnas – palju lähemal tavaline tarbija. Polümeervõrguga kaetud riideid on arendajate sõnul väga raske määrida ja neid on väga lihtne pesta.

Ekspertide sõnul on Ameerika teadlaste leiutisel vääriline koht igapäevaelus peagi kindlalt kinnistuvate unikaalsete materjalide nimekirjas koos teiste viimaste aastate revolutsiooniliste arengutega - süsiniknanotorud, aerogeelid, metallvaht ja "targad" kangad. .

AIRGEL: LÄBIPAISTE KAREDUS

Super tugevus. 2,5 kg kaaluva tellise vastu peab 2,5 g aerogeeli

Teine tulevikumaterjal, mida täna tunda annab, on aerogeel. See on geelipõhine aine, milles vedelad komponendid on täielikult asendatud gaasiga. Selle tulemusena on aerogeelid rekordiliselt madala tihedusega ainulaadne kombinatsioon omadused - kõrge tugevus, kuumakindlus ja läbipaistvus. Teadlased nimetavad seda ainulaadset materjali sageli "karastatud". sigaretisuits”- umbes sellise mulje jätab ta, kui valgus teda läbib.

Inimkonna tulevikku muutva materjali leiutamise au kuulub Ameerika keemikule Stephen Kistlerile ja Californias Stocktoni kolledžile. Veel 1931. aastal proovis ta esmalt asendada geelis olevat vedelikku metanooligaasiga ja seejärel kuumutada geeli kriitilise gaasi temperatuurini 240 kraadi Celsiuse järgi. Selle tulemusena tuli metanool geelist välja ilma mahu vähenemiseta ja geel ise "kuivab" ilma tegelikult kokkutõmbumata.

Tänase proovi aerogeel on poorne materjal, milles õõnsused hõivavad umbes 90-99%. Aerogeeli struktuur on puutaoline nanoosakeste võrgustik, mille suurus ei ületa 5 nm. Tänapäeval on levinumad arendused, mis põhinevad amorfsel ränidioksiidil, aga ka kroom- ja tinaoksiididel. 1990. aastatel õnnestus teadlastel saada esimesed süsinikul põhinevad proovid.

Kõige täiuslikumad on kvarts-aerogeelid, mille tihedus on 500 korda väiksem kui vesi ja 1,5 korda väiksem kui õhk. Airgel on võimeline vastu pidama koormusele, mis ületab 2000 korda tema enda kaalu. Mõnes katses suutis vaid 2,5 grammi kaaluv aerogeelitükk vastu pidada 2,5 kg kaaluva tellise raskusele.

Kvarts-aerogeelid läbivad päikesevalgus kuid hoiavad soojust. Ameerika Ühendriikides on neid juba hakatud kasutama ehituses soojusisolatsioonimaterjalina.

SÜSIKUNANOTUUBID: PALJU TUGEVAMAT EI OLE

Süsiniknanotorud on maailma tugevaim materjal

1996. aastal said Ameerika teadlased Robert Curl, Harold Crotto ja Richard Smellie Nobeli preemia keemias fullereenide avastamiseks - molekulaarsed ühendid, mis on süsinikuaatomite polüeedrid, mis võivad olla aluseks maailma kõige vastupidavama materjali loomisele. Räägime legendaarsetest süsinik-nanotorudest – ulmekirjanike ja futuroloogide ammusest unistusest.

Süsiniknanotorud on valtsitud grafeenitasapindade silindrilised struktuurid, millel on ainulaadsed omadused. See on maailma kõige jäigem ja vastupidavam materjal, millel on kõrge elektrooniline jõudlus.

See võlgneb oma jõu kovalentsed sidemedüksikute süsinikuaatomite vahel. 2000. aastal leiti katsete käigus, et süsinik-nanotoru tõmbetugevus oli 63 gigapaskalit. See on kümneid tuhandeid kordi rohkem kui parimad sordid kõrge süsinikusisaldusega teras.

Süsiniknanotorusid saab kasutada peaaegu kõikjal, kus tänapäeval kasutatakse metalle. See võib olla riietus, spordivarustus, kuulivestid, kosmosevarustus, elektroonikaahela komponendid. Ekspertide hinnangul on 2015. aastaks selle valdkonna turu maht 2,5 miljardit dollarit.

Mõned teadlased hoiatavad, et nanotorud võivad kujutada endast ohtu tervisele, eelkõige on laborihiirtega tehtud katsed näidanud, et süsinik-nanotorudel võib olla kehale sarnane toime asbesti poolt tekitatavaga. Selline kokkupuude võib põhjustada vähki.

ELEKTROONILINE RIIP: KATTAGE END ARVUTITEGA

Riie. Pilt T-särgil oleneb inimese tujust

Miks kanda kaasas elektroonilisi vidinaid, mis võivad kaduda või katki minna, kui saate lihtsalt arvuteid kaasas kanda? Arengud elektroonilise kanga loomise vallas tunduvad juba täna nii paljulubavad, et paljude analüütikute hinnangul muutuvad aastaks 2020 sellised rõivad igapäevaseks.

Tema tunnusmärk on võimalik pidevalt esitada staatilist pilti või videot. Üks ja sama T-särk suudab olenevalt inimese tujust näidata tähistaevast või troopilist maastikku. Tõsi, võib oletada, et absoluutne vabadus rõivastel kujutisi valida võib kaasa tuua avalikkuse pahameele, mistõttu tuleb piltide valik seadusega reguleerida. Umbes sama, mis televisiooni sisu täna.

Esimesed sellise kanga näidised loodi paar aastat tagasi. 2006. aastal müüdi "nutikaid" dressid alustas Spyder. Need on targemaks saanud tänu Briti firma Elekseni ElekTex elektroonilistele kangatükkidele. Kangas on valmistatud mitmest kihist, sealhulgas elektrit juhtivast ja kaitsvast, ning suudab reageerida selle pinna puudutustele. Samal ajal registreerib see mitte ainult kokkupuutepunkti, vaid ka survejõu ja pressimise suuna. Tänu sellele saate ülikonna varrukale trükitud nuppude tähistusi kasutades juhtida iPod-mängija tööd ilma seda taskust välja võtmata. Nende ainulaadsete omadustega kangas on endiselt kangas – seda saab voltida, kortsuda ja isegi pesta.

Kui elektrooniline kangas on piisavalt arenenud, saab enamiku tänapäeva vidinatest – näiteks telefoni ja walkmani – riietesse sisse ehitada. Sel juhul piisab mobiilside aktiveerimiseks käega vehkimisest ja seejärel näiteks jope revääri sisseehitatud mikrofoni abil rääkimisest. Järgmine samm võiks olla revolutsioonilise mõtte-kõne liidese kasutamine elektroonilise kangaga.

2008. aasta märtsis tutvustas seda tehnoloogiat Texas Instruments. Tema töö olemus on muutuda närviimpulssideks, mis tegelikult viivad tööle. häälepaelad, digitaalseks teabeks, näiteks sünteesitud kõneks. Tänapäeval kasutatakse seda tehnoloogiat eelkõige selleks, et lollid saaksid telefoniga rääkida, kuid selle tulevik ei ole kuidagi piiratud.

METALLVAHT: RAUA MÄLUMATERJAL

Tugevam kui teras ja ei vaju vette

Uute tehnoloogiate arenedes leiavad teadlased üha rohkem võimalusi traditsiooniliste materjalide, näiteks metalli modifitseerimiseks. Üks paljutõotavamaid modifikatsioone on metallvaht - struktuur, mis koosneb tahkest metallist, enamasti alumiiniumist ja sisaldab suurt hulka gaasiga täidetud poore. Reeglina on umbes 75-95% metallvahu mahust tühimikud. Materjalil on ainulaadne madal takistus- teatud tüüpi metallvaht on nii kerge, et hõljub veepinnal. Samal ajal on sellise vahu tugevus mitu korda suurem kui traditsioonilise metalli tugevus.

Tulevikus võib metallvahust saada masinaehituse lahutamatu osa, samuti seda kasutatakse metallkeraamika tootmisel. Materjal sobib ideaalselt suuremõõtmeliste ülitugevate konstruktsioonide loomiseks – inimkond pole veel leiutanud ühtegi teist materjali, mis suudaks sellist tugevuse ja kaalu suhet tagada. Kahtlemata kasutatakse seda aktiivselt kosmosetehnoloogiates, kus massi minimeerimisel on suur tähtsus.

Ameerika teadlaste hiljutine avastus võib selle materjali ulatust veelgi laiendada. USA riikliku teadusfondi uuringute käigus oli võimalik arendada uut tüüpi metallivahu sulam, mis magnetkiirgusele reageerides võib mõjul venitada pikkuses 10% magnetväli. Selle efekti saavutamiseks a uus tehnoloogia. Kuumutatud poorsele naatriumaluminaadile valatakse spetsiaalne vedelsulam. Pärast metalli jahtumist söövitatakse naatriumaluminaatsool happega ja metall omandab poorse struktuuri.

Teadlased nimetasid uut sulamit "mäluvahtmetalliks". Nende arvates ta leiab lai rakendused autode ja lennukite tootmisel, samuti kõikjal, kus on vaja materjale, mis säilitavad suure tugevuse ka suure pinge all.

AMORF METALLID: STRUKTUUR ON KÕIK

Edusammud. Teadlased jätkavad tuleviku materjalide leiutamist

Traditsioonilise raua teiseks modifikatsiooniks on amorfsed metallid ehk nn "metallklaasid", mis koosnevad kaootilise aatomistruktuuriga metallist. Need võivad olla terasest kaks korda tugevamad. Aatomite lahtiühendatud struktuur võimaldab neil löögienergiat tõhusamalt hajutada kui traditsiooniliste metallide jäik struktuur, millel on haavatavuse punkte. Amorfseid metalle toodetakse spetsiaalse tehnoloogia abil - sulametall jahutatakse kiiresti, nii et selle aatomstruktuuril pole aega selge kristallilise vormi saamiseks.

Metallklaas on kaks korda tugevam kui teras

Sõjavägi on uut tüüpi metallil juba ammu silma peal hoidnud. Nende arvutuste kohaselt on sellest valmistatud soomus mitu korda tugevam kui see, mis on toodetud tänapäevaste tehnoloogiate abil. Lisaks kasutatakse amorfseid metalle laialdaselt elektroonikatööstuses. Lisaks tugevusele on neil ainulaadsed magnetilised omadused, mille järele on mobiiltelefonide, magnetlintide, kõrgepingetrafode tootmisel suur nõudlus. Energiasäästu efektiivsus amorfsete metallide kasutamisel suureneb keskmiselt 40%. Nende üldlevinud kasutamine võib tähendada sadade tuhandete tonnide fossiilkütuste säästmist ülemaailmses mastaabis.

SELGE ALUMIINIUM: HÜVASTI KLAASIGA!

Ilma klaasita. Tulevikus muutub klaas alumiiniumiks

Metall võib olla läbipaistev. Need ei ole fantaasiaunenäod. Metall on terasest kolm korda tugevam ja samal ajal läbipaistev, see on juba reaalsus. Selle ime esimesed proovid said Saksa teadlased Fraunhoferi füüsikalaborist.

Selle valmistamise tehnoloogia seisneb alumiiniumi väikseimate osakeste paagutamises väga kiiresti kõrged temperatuurid. Valides õige osakeste suuruse, saate saavutada materjali suure läbipaistvuse. Optiliste omaduste parandamiseks võib paagutamise käigus lisada haruldaste muldmetallide lisandeid.

Teadlased ennustavad läbipaistvale alumiiniumile suurt tulevikku. Suur tugevus ja läbipaistvus võivad olla väga kasulikud pilvelõhkujate ehitamisel ja lennukid. Ka kosmoseagentuurid näitavad uue materjali vastu suurt huvi, edaspidi saab seda ehituses laialdaselt kasutada kosmosejaamad, kaotades akende pindala piirangu, mis tänapäeval on tingitud klaasi tugevusomadustest.

Aleksei Bondarev

Uus seade kasutab omamoodi pettust või illusiooni. See aitab pimedal luua maailmast pilti helide komplekti järgi. See leiutis paljastas teadlastele inimaju plastilisuse uusi tahke.

Tõsi, VISOR edastas signaale ajju neuroimplantaadi kaudu. Kuid üldidee on sarnane: peate piirkonnast pilti tegema, teatud reeglite järgi teisendama ja mõnes kohas sihtkohta toimetama. juurdepääsetav vorm(kaadrid saidilt memory-alpha.org, Paramount Pictures/Paramount Television, CBS Studios).

Amir ja tema kolleegid ei võtnud eesmärgiks mitte ainult luua puuetega inimestele erinevaid elektroonilisi abistajaid, vaid välja mõelda, kuidas nad omaniku ajuga suhtlevad. Eelkõige tundsid teadlased huvi ... visuaalse ajukoore vastu.

Üks nähtus, mida Amedi rühm uurib, on multisensoorne taju. See on erinevate infokanalite integreeritud töötlemine, mis aitab kujundada maailmast tervikpilti. Aju erinevate piirkondade koostoime tunnuseid selles protsessis ei ole veel täielikult mõistetud.

Eelkõige leidis Amedi ühes eelmises teoses huvitavaid ristumiskohti teabe töötlemise viisides raamatu tavalise lugemise ja pimeda inimese punktkirja lugemise ajal, kuigi ühel juhul töötavad silmad ja teisel sõrmeotsad ( illustratsioon: Jeruusalemma Heebrea Ülikool, Amir Amedi labor).

Neuroteadlased teavad, et visuaalne töötlemine ajus järgib kahte paralleelset rada. Ajukoorel on kuklaluu-ajaline rada ehk "ventraalne voog", mis on seotud vormide töötlemise, objektide, nende värvide tuvastamisega. See vastab küsimusele "mida ma näen?".

Ja siis on kuklaluu-parietaalne rada ("dorsaalne vool"), mis analüüsib ruumilist teavet objekti asukoha kohta (küsimused "kus?" ja "kuidas?").

Amedi töö pole esimene, kus insenerid ja teadlased püüdsid helide abil pimeda inimese peas "visuaalset pilti" moodustada. Tuletage meelde Euroopa pilootprojekti CASBLiP 2009. aastal (foto autor: CASBLiP / Universitat Politècnica de València).

Amedi ja tema kolleegid skaneerisid 9 inimese aju, kes olid nägijad ja 11 inimest, kes olid sünnist saati pimedad. Nägijad sooritasid visuaalse tuvastamise ülesandeid ja pimedad tegid sarnaseid harjutusi SSD abil.

SSD projekt ühendab tegelikult mitmeid pimedate assistentide võimalusi. See on juba mainitud tasku "virtuaalne kepp" ja erinevad kaameraprillide ja stereokõrvaklappidega orientatsioonisüsteemide prototüübid, mida nimetatakse ka vOICe'ks (foto autor Jeruusalemma Heebrea Ülikool, Amir Amedi labor).

Katsetajate üllatuseks aktiveeriti pimedas samad kaks voolu. See tähendab, et visuaalne ajukoor hakkas samal viisil dešifreerima asjade kuju ja nende ruumilist paigutust, kui inimene kasutas "kuulmisnägemist".

(Sellest uuringust on teatatud ajakirjas Cerebral Cortex.)

Selgus, et selline põhimõtteline töömahu jaotus võib tekkida ka ilma eelneva visuaalse kogemuseta. Ja et see eraldatus pole oma olemuselt visuaalne.

Iisraellased jõudsid järeldusele, et aju korraldab ajukoore piirkondi vastavalt teabe töötlemise spetsiifika põhimõttele (tinglikult - vastavalt vajalike arvutuste tüübile), sõltumata sensoorsete kanalite tüübist - visuaalne, kuulmis- või taktiilne. Viimane väärib eraldi äramärkimist.

Visuaalsele ajukoorele ülekandmine vastutuse "visuaalse pildi" koostamise eest lihtsalt heli põhjal on veel üks näide aju hämmastavast neuroplastilisusest (Jeruusalemma Heebrea Ülikooli Amir Amedi labori illustratsioon).

Neli aastakümmet tagasi tegi Ameerika neurofüsioloog Paul Bachirita (

Pimedad inimesed kasutavad välismaailmas navigeerimiseks sageli puudutust, kompimismeelt. Kuid kes oleks võinud arvata, et nüüd saavad nad selle abiga mitte ainult materjali struktuuri kindlaks teha või punktkirja teksti lugeda, vaid näha ka ümbritsevaid esemeid ja inimesi neid puudutamata!

Forehead Retina Systemi peamised eelised on selle kompaktsus ja teistele nähtamatus (foto lehelt eyeplus2.com).

Millal tavalised inimesed sa pead midagi tegema, kombatav tunne nagu kaob - see on nii tähelepanuta, et nad ei mõtle konkreetselt sellele. Inimeste puhul on olukord hoopis teistsugune nägemispuue- Nagu teate, on puudutus neile väga oluline. Kuid sellel tundel on suur puudus - see "töötab" ainult esemega kokkupuutel.

Olukord võib aga muuta seadet Forehead Retina System (FRS), mida demonstreeriti hiljuti Bostonis toimunud arvutigraafika ja interaktiivtehnoloogia konverentsil-näitusel SIGGRAPH 2006. See seade ei edasta visuaalset pilti, kuid võimaldab teil saada pime inimeneüksikasjalik ülevaade keskkonnast.

FRS-süsteem on võimeline edastama ka pilti, kuid nagu juba arvata võib, puudutuste abil. Ta teeb seda ilusti ootamatul viisil- piltide ülekandmine otsaesisele (kust nimi ilmus Ingliskeelne sõna"otsaesine"). Kunagi me juba rääkisime seadmest, mis töötab väga sarnaselt - see tõlgib pildid keelde, kuid siiski, mõtleme välja, millised on FRS-i omadused ja kuidas see üldiselt töötab.

Selline näeb välja kogu FRS-i varustus. Väliselt ei midagi intrigeerivat (foto eyeplus2.com-st).

Vasakul: FRS elektriplaadid. Paremal: elektroodidega padi (foto saidilt eyeplus2.com).

Forehead Retina System sensor on miniatuurne kaamera, mis teeb pildi inimese ees olevatest objektidest. Mugavuse huvides on see paigaldatud tumedatesse klaasidesse, mis on välimuselt kõige tavalisemad.

Saadud kujutist töödeldakse ja muudetakse kombatavateks impulssideks. Töötlemise esimeses etapis määrab spetsiaalne algoritm objektide piirjooned - see tähendab, et tuvastatakse nende servad. Teises etapis toimub ajas muutuva teabe lairibafiltreerimine.

Töötlemise ajal jagatakse pilt "piksliteks", mis vastavad elektroodidega maatriksi laengutele (illustratsioon saidilt eyeplus2.com).

Lõpuks töödeldud visuaalne pilt muundatakse elektrilisteks impulssideks. Sel juhul laaditakse maatriksis olevad elektroodid sellises järjekorras, et nad kordaksid pildi lihtsustatud piirjooni. Eritumine ärritab otsaesise naha retseptoreid ja inimene "tunnetab" eseme kuju ilma igasuguse puudutuseta.

Nii muutub visuaalne pilt, mis muutub elektrilisteks impulssideks, puutetundlikuks aistinguks. FRS aga ei tule toime ainult kontuuridega, vaid suudab isegi värve edasi anda. Kuidas on see võimalik?

Ligikaudu sel viisil jämedastatakse vastuvõetud pilt kontuurideni – pilti ilma tarbetute detailideta on lihtsam edastada (foto eyeplus2.com-st).

Süsteemi loojad juhtisid tähelepanu tõsiasjale, et rakud "vastutavad" nahatunde eest. erinevad tüübid ja otsustas seda funktsiooni kasutada.

Siinsed värvid edastatakse RGB-skeemis. Lahendus ei saanud olla lihtsam – iga tüüpi retseptorit võrreldi konkreetse värviga.

Sõltuvalt edastatud impulssidest on nad ärritunud Erinevat tüüpi retseptorid. Vastavad aistingud on seotud erinevad värvid(illustratsioon saidilt eyeplus2.com).

Erinevad elektriimpulsid valitakse nii, et need tekitavad erinevad aistingud(vibratsioon või rõhk). Kasutajal tuleb vaid välja mõelda, millised värvid ja mida seostada. Ülejäänu on õppimise küsimus ja varsti saab ka ilma eriline töö tunnevad ära ka vahevärvid: lilla, roheline, oranž ja valge.

Üks FRS-i arendajatest Hiroyuki Kajimoto (Hiroyuki Kajimoto) näib olevat seadme efektiivsusest üllatunud (foto lehelt eyeplus2.com).

Kuigi 1960. aastatest on välja töötatud erinevaid silmaasendajaid, on otsmikunaha lähenemine suhteliselt uus, kuid üsna mõistlik. FRS-i on lihtne kanda, ära võtta ja selga panna, seade on peaaegu nähtamatu. Lisaks on ajul lihtsam töödelda otsaesisele "projitseeritud" visuaalset pilti kui mõnele teisele kehaosale, rääkimata sellest, et sarvkiht on siin piisavalt õhuke, mis annab suurema tundlikkuse.

Kuigi uue leiutise tulevikku on raske öelda, on FRS-i juba edukalt katsetatud Jaapani ja Ameerika asutustes nägemispuudega inimeste jaoks. Seega on väljavaated nähtavad.