Даниел Десподов, kaldata.com
Смартфоните вече ще могат да показват съдържанието на опаковките благодарение на новия чип, разработен от учените.
Изследователи разработиха революционна технология, която дава възможност да се надникне във вътрешността на обектите, без да се използват вредни рентгенови лъчи. Миниатюрен чип, който може да бъде вграден във всеки смартфон, е в състояние да прави снимки на предметите през картон и други непрозрачни материали. Това нововъведение ни доближава до възможностите на така нареченото „рентгеново зрение“, наподобяващо свръхспособностите на Супермен.
Учени от Тексаския университет в Далас и Националния университет в Сеул, вдъхновени от комиксите за Човека от стомана, са създали уникална система за визуализация. Благодарение на микрочип и специални алгоритми за обработка на данните технологията може буквално да „надникне“ във вътрешността на опаковките и дори през стените, без да причинява каквато и да е вреда.
„Тази технология е като рентгеновото зрение на Супермен“, казва Кенет О., професор по електроинженерство от UTD и директор на Тексаския център за аналогови постижения (TxACE). „Разбира се, ние използваме сигнали в диапазона от 200 до 400 гигахерца вместо рентгеновите лъчи, които може да навредят“.
Технологията е демонстрирана за първи път през 2022 г. и е резултат от над 15-годишна работа на О и неговия екип. Чипът излъчва радиация в терахерцовия (THz) диапазон, който представлява електромагнитно излъчване с честоти между 0,1 и 10 THz. Тези вълни, невидими за човешкото око и считани за безопасни, имат по-висока честота от радиовълните и микровълните, но по-ниска от инфрачервеното излъчване.
През 2022 г. О демонстрира, че 430-гигахерцовите лъчи, генерирани от микрочип, преминават през мъгла, прах и други препятствия, през които оптичната светлина не може да проникне. Те се отразяват от обектите и се връщат в микрочипа, където сигналът се улавя от пиксели, за да се създаде изображение. Тази технология не разчита на външни лещи, за да подобри яснотата на изображението. Чипът е изработен по технологията на комплементарните металооксидни полупроводници ( CMOS ), която се използва за производството на съвременните потребителски процесори, чипове памет и други цифрови устройства.
CMOS технологията се оказа достъпен начин за генериране и откриване на терахерцови сигнали, особено при честоти около 200 GHz и по-високи, което осигурява значително по-добра разделителна способност на изображението. Учените подобриха качеството на изображението на своя модел от 2022 г. и направиха технологията достатъчно компактна, за да се побере в малко устройство. Новият чип използва матрици от 1х3 CMOS пиксела с работна честота от 296 GHz и е решение изцяло без лещи.
„Проектирахме чипа без лещи или оптика, така че да може да се интегрира в мобилните устройства“, обясни Уйол Чой, доцент в катедрата по електротехника и компютърно инженерство в Националния университет на Сеул и един от авторите на изследването. „Пикселите, които създават изображения чрез регистриране на сигнали, отразени от целевия обект, са оформени като квадрат с големина само 0,5 мм, което е с размерите на песъчинка.“
Технологията е тествана и е в състояние да визуализира различните обекти (USB адаптер, острие, интегрална схема и пластмасова шайба), покрити с картон, от разстояние около един сантиметър. Учените умишлено сканират обектите от толкова близко разстояние от съображения за сигурност и неприкосновеност на личния живот, за да предотвратят използването на устройството от злоумишленици за сканиране съдържанието на чанти и лични вещи. Въпреки това изследователите планират да създадат следваща версия, която да може да заснема изображения от разстояние до 12,7 см.
„Бяха необходими 15 години изследвания, за да се подобри производителността на пикселите със 100 милиона пъти. В комбинация с техниките за цифрова обработка на сигналите това даде възможност да се направи тази демонстрация“, казва Брайън Гинсбърг, директор на отдела за изследвания на радиочестотни и високоскоростни системи в лабораториите Kilby на Texas Instruments. „Нашата революционна технология демонстрира огромния потенциал на терахерцовите изображения.“
Учените предвиждат много приложения на своя микрочип в смартфоните – от намиране на дървени греди зад стени и идентифициране на пукнатини в тръби до сканиране на съдържанието на пликове и пакети. Обмислят се и медицински приложения на технологията.
Изследването е подкрепено от Програмата за фундаментални технологични изследвания в областта на милиметровите вълни и високочестотните микросистеми на Texas Instruments и от програмата Samsung Global Research Outreach.
Изследването е публикувано в списанието IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology.