Kuidas Kunstlik Nägemine Töötab

{h1}

Stenkina implanteeritud kunstlik visioonisüsteem võib paljude pimedate inimeste jaoks nägemise taastada. Siit saate teada, kuidas kunstlik nägemine töötab.

Isegi kui te kannate prille, on teie nägemus tõenäoliselt piisavalt hea, et saaksite sellel lehel väikesi tähti ära tunda. Enamiku arvutiekraanide tekst on ligikaudu 3 millimeetrit pikk ja 2 mm lai (12 x 08 tolli). Nagu te seda lauset lugesite, olete ilmselt unarusse tuhandeid visuaalseid andmeid, mida teie silmad koguvad iga sekundi jooksul. Ainult võrkkesta sees on praegu miljoneid rakke, mis toimivad kohe fotoretseptoreid, mis reageerivad valgusele, sarnaselt sellele, kuidas kaamera töötab filmi piltide jäädvustamiseks.

Sõrmevaht on õhukesest närvikoe kihist, mis liiguvad silma sees olevasse seina. Mõned nendest rakkudest tegelevad valguse saamisega, teised tõlgendavad infot ja saadavad sõnumeid ajusse läbi nägemisnärvi. See on protsessi osa, mis võimaldab teil näha. Kahjustatud või düsfunktsionaalsed võrkjad, fotoretseptorid lõpetavad töötamise, põhjustades pimedaksjäämist. Mõne hinnangu kohaselt on üle 10 miljoni inimese kogu maailmas, keda mõjutavad võrkkesta haigused, mis põhjustavad nägemise kaotust.

Seni on need, kes kaotasid oma nägemuse võrkkesta haigusest, oleksid olnud vähe lootust selle taastamiseks. Kuid tehnoloogilised läbimurdevõimalused võivad varsti tagasi anda. Mõned teadlaste rühmad on juba loonud ränimikroskoope kunstlik nägemine. Käesolevas artiklis uurime, kuidas teie võrkjad töötavad ja miks primaarne võrkkesta haigus ei tähenda enam nägemise kaotamist.

-

Kuidas teie retinal töötab?

Silma anatoomia

Silma anatoomia

Silm on üks kõige hämmastavama organi kehas. Selleks, et mõista, kuidas kunstlik nägemine on loodud, on oluline teada, kui tähtis on see, kui võrkkest mängib, kuidas näete. Siin on lihtne selgitus selle kohta, mis juhtub objekti vaatamisel:

  • Hajutatud valgus objektist siseneb sarvkesta kaudu.
  • Valgus projitseeritakse võrkkesta külge.
  • Tinknaküttega saadetakse sõnumid ajusse läbi nägemisnärvi.
  • Aju tõlgendab, mis objekt on.

Stenna on iseenesest keerukas. See õhuke silma tagumine membraan on oluline osa teie võimeest näha. Selle peamine ülesanne on saada ja edastada pilte ajju. Need on kolm peamist silma rakkude tüüpi, mis aitavad seda funktsiooni täita:

  • vardad
  • koonused
  • ganglionrakud

Stenosis on umbes 125 miljonit varda ja koonuseid, mis toimivad silma fotoretseptoritena. Ridad on kõige arvukamad neist kahest fotoretseptorist, mis on arvukamad koonuste 18 kuni 1. Rullid suudavad toimida vähese valguse korral (nad suudavad tuvastada ühe fotoni) ja võivad luua mustvalgeid pilte ilma palju valgust. Kui saadaval on piisavalt valgust, annab koonused meile võimaluse näha objektide värvi ja detaili. Koonused vastutavad selle artikli lubamise eest, sest need võimaldavad meil suure resolutsiooniga näha.

Klõpsake esitusnupule, et näha, mis juhtub, kui valgus mõjutab silma.

Kui ülaltoodud animatsioon ei toimi, klõpsake siin Quicktime mängija allalaadimiseks.

Vardad ja koonused saavad seejärel üle võrkkesta ligi 1 miljonile ganglioni rakule. Need ganglionrakud tõlgendavad sõnumeid vardadest ja koonustest ja saadavad teavet ajust nägemisnärvi kaudu.

Selliseid rakke ründavad võrkkesta haigused, mis võivad põhjustada pimedaksjäämist. Kõige tähelepanuväärsem neist haigustest on retiniidi pigmentosa ja vanusega seotud makulaarne degeneratsioon. Mõlemad haigused ründavad võrkkesta, muutes vardad ja koonused töövõimetuks, põhjustades nii perifeersete nägemise kadu või täielikku pimedust. Siiski on leitud, et kumbki neist võrkkesta haigustest ei mõjuta ganglioni ega nägemisnärvi. See tähendab, et kui teadlased saaksid arendada kunstlikke koonuseid ja varrasid, võiks teabe edasi saata ajju tõlgendamiseks.

Kunstliku nägemise loomine

Kuupäev sellel pennil oleva kuupäeva kohal on kunstliku räni võrkkesta täissuurus.

Kuupäev sellel kuupäeval eespool Penny on kunstliku räni võrkkesta täissuurus.

Praegune teed, mida teadlased kunstliku nägemuse loomiseks teevad, sai jõudsalt aastal 1988, kui dr. Mark Humayun tõestas, et pimedat saab valguse nägemiseks, stimuleerides võrkkesta taga elektrivoolu taga olevaid närvigangliaid. See test näitas, et võrkkesta taga olevad närvid funktsioneerivad endiselt isegi siis, kui võrkkest oli degenereerunud. Selle teabe põhjal tegi teadlaste ülesandeks luua seade, mis suudaks tõlgendada nägemust taastavaid pilte ja elektrilisi impulsse.

Täna on selline seade väga lähedal sellele, et see on kättesaadav miljonitele inimestele, kes on kaotanud oma nägemuse võrkkesta haigustest. The kunstlik räni võrkkesta (FDA) kliinilistes uuringutes 2007. aasta lõpus väljatöötatud Optobionicsi (ASR) abil, parandas nägemist 10 subjektil kahe aasta jooksul [allikas: Groves]. 2007. aasta lõpus oli Optobionics siiski pankrotiga ja oodanud ostjat, mis võimaldaks uuringuid jätkata.

Nagu näete selle lehe ülaosas asuvas pildis, on ASR väga pisike seade, mis on väiksem kui pliiatsi kustutuskummi pind. Selle läbimõõt on vaid 2 mm (0,78 tolli) ja on õhem kui inimese juuksed. Selle mikroskoobi suurus on hea põhjus. Kunstliku võrkkesta tegemiseks peab see olema piisavalt väike, et arstid saaksid seda silma siirdada, kahjustamata teisi silma struktuure.

Kunstliku võrkkesta uurimise kõige olulisemaks arenguks on Mark Humayuni juhitud kunstliku retinalprojekti loomise energeetika osakond. ARP on avalik-õiguslike ja eraettevõtete, ülikoolide ja uurimislaborite rühm, mis on ühendanud oma jõupingutused nano-suurusega seadme täiustamiseks. Alates 2002. aastast on seadmega paigaldatud kuus pimedat vabatahtlikku, mis on edukalt aidanud neil tajuda kergeid, pimedaid ja suuri esemeid. ARP-l on ka veel kaks testimisseadet.

Kuidas kunstlik silikoon Retina toimib

Siin näete, kus ASR asub välimise ja sisemise võrkkesta kihtide vahel.

Siin näete, kus ASR asub välimise ja sisemise võrkkesta kihtide vahel.

ASR sisaldab umbes 3500 mikroskoopilist päikesepatareid, mis on võimelised valgust muutma elektrilisteks impulssideks, mis jäljendavad koonuste ja vardade funktsiooni. Selle seadme silma implanteerimiseks teevad kirurgid silma valges osas kolm väikest sisselõiket, mis ei ole suurem kui nõela diameeter. Nende sisselõike abil on kirurgid kasutusele võtnud väikse lõike- ja tolmuimeja, mis eemaldab geeli silma keskel ja asendab selle soolalahusega. Seejärel tehakse võrkkestas selge avanemisega, mille kaudu nad süstivad vedelikku silma tagakülje võrkkesta osa tõstmiseks, mis loob seadme subretinaalipessa väikese tasku, millele see sobib. Seejärel on võrkkesta uuesti ASR-i kaudu.

Selleks, et kõik mikrokiip töötaks, vajab see võimsust, ja hämmastav asi ASR-i kohta on see, et ta saab kogu vajaliku võimsuse valguse sisestamiseks silma. Nagu te enne õppisite, on silma sisenev valgus suunatud võrkkesta külge. See tähendab, et kui ASR implantaat asetseb võrkkesta taga, saab see kogu silma siseneva valguse. See päikeseenergia välistab igasuguste juhtmete, patareide või muude sekundaarsete seadmete vajaduse toide.

Teine mikrokiipide seade, mis taastaks osalist nägemist, on hetkel välja töötatud Johns Hopkinsi ülikooli, Põhja-Carolina osariigi ülikooli ja Põhja-Carolina-Chapel Hilli ülikooli teadlaste meeskonna poolt. Nimetatud kunstliku võrkkesta komponendi kiip (ARCC), on see seade ASRiga üsna sarnane. Mõlemad on valmistatud räni ja mõlemad on powered by päikeseenergia. ARCC on ka väga väike seade, mille mõõtmed on 2 mm ruudu paksusega 02 mm (.00078 tolli). Kuid seadmete vahel on märkimisväärseid erinevusi.

Erinevalt võrkkesta kihtidest asetatud ASR-ist paikneb ARCC võrkkesta peal. Kuna see on nii õhuke, saab silma sisenev valgus läbida seadet, et lüüa kiibi tagaosas olevaid fotosensorit. Kuid see valgus ei ole ARCC energiaallikas. Selle asemel paneb prillidepaarile lisatud sekundaarseade laseriga kiipide päikesepatareid, et toidet anda. Laseril peab olema väike aku.

Uurijate sõnul annab ARCC pimedatele patsientidele võimaluse näha 10-10 pikslit kujutist, mis on sellel lehel ühe tähe suurusest. Kuid teadlased on öelnud, et nad võivad lõpuks välja töötada kiibi versiooni, mis võimaldaks 250 kuni 250 pikslit massiivi, mis võimaldaks neil, kes olid kunagi pimedas lugeda ajalehte.

Kunstliku nägemuse kohta lisateabe saamiseks vaadake linke järgmisel lehel.


Video Täiendada: Privacy, Security, Society - Computer Science for Business Leaders 2016.




Uurimistöö


Robot-Clam Võib Maa Alla Minna
Robot-Clam Võib Maa Alla Minna

Kuidas Solar Racer Töötab?
Kuidas Solar Racer Töötab?

Teadusuudised


Ühesõnaga, Easter Islandi Katastroof, Kõik On Valed, Ütlevad Teadlased
Ühesõnaga, Easter Islandi Katastroof, Kõik On Valed, Ütlevad Teadlased

Leiutaja Ja Näitleja Hedy Lamarr On Google Doodle'Iga Austatud
Leiutaja Ja Näitleja Hedy Lamarr On Google Doodle'Iga Austatud

Kas Me Tõesti Leida Välismaalase Elu 20 Aasta Jooksul?
Kas Me Tõesti Leida Välismaalase Elu 20 Aasta Jooksul?

Soovid Kaalukaotus Näpunäiteid? Hoiduge Otsimootoritest Veebis
Soovid Kaalukaotus Näpunäiteid? Hoiduge Otsimootoritest Veebis

Linnud-Like-Tüüpi Dinosaurused Võisid Koos Magada
Linnud-Like-Tüüpi Dinosaurused Võisid Koos Magada


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com