பூனை கண்ணின் அறிவியல் ரோபோ, டிரோன் கேமராவை மேம்படுத்த எப்படி உதவுகிறது?

1933-ஆம் ஆண்டு பனிமூட்டம் நிறைந்த ஓர் இரவில் பெர்சி ஷா தனது வீட்டை நோக்கி காரில் சென்று கொண்டிருந்தபோது, சாலையோரத்தில் ஒரு வெளிச்சம் தோன்றி அவரை சட்டென நிறுத்தியது.

அது ஒரு பூனை என்றும்,அதன் கண்களில் காரின் ஹெட்லைட் வெளிச்சம் பட்டு, அந்த வெளிச்சம் மீண்டும் காரை நோக்கி பிரதிபலித்ததாகவும் கூறப்படுகிறது.

"இது தற்செயலாக நடந்த ஒரு விஷயம்" என்று பெர்சியின் கொள்ளுப் பேத்தி கிளெண்டா ஷா, 2022-ஆம் ஆண்டு பிபிசியின் 'விட்னெஸ் ஹிஸ்டரி' பாட்காஸ்டில் பகிர்ந்து கொண்டார்.

"பிரதிபலித்த ஏதோ ஒன்றை அவர் பார்த்ததால் காரை நிறுத்தினார். பின்னர் பார்த்தபோதுதான், தான் சாலையின் தவறான பக்கத்தில் இருப்பதை உணர்ந்தார். அவர் தொடர்ந்து சென்றிருந்தால், செங்குத்தான பள்ளத்தில் விழுந்திருப்பார்"என்கிறார் கிளெண்டா ஷா.

அந்தத் தருணம் அவரது உயிரைக் காப்பாற்றியது மட்டுமின்றி, சாலை அடையாளங்களில் பயன்படுத்தப்படும் பிரதிபலிப்புத் தகட்டை, ஷா கண்டுபிடிக்கவும் தூண்டுதலாக இருந்ததாகக் கருதப்படுகிறது.

அவரது சொந்த நாடான பிரிட்டனில் இது பொதுவாக 'பூனைக் கண்கள்' என்று அழைக்கப்படுகிறது.

1976-ஆம் ஆண்டு ஷா உயிரிழக்கும் நேரத்தில், சுமார் 15 மில்லியன் 'பூனைக் கண்கள்' தயாரிக்கப்பட்டிருந்தன. இந்தத் தகடுகளும், அவற்றின் பல்வேறு வடிவங்களும் இன்றும் உலகம் முழுவதும் உள்ள சாலைகளில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன.

ஷா தனது கண்டுபிடிப்பை "சோதனை மற்றும் பிழை" முறையில் உருவாக்கியதாக பெர்சியின் கொள்ளுப் பேத்தி தெரிவித்தார்.

"இயற்பியல், பிரதிபலிப்பு, ஒளிவிலகல், கோணங்கள் ஆகியவை குறித்து அவருக்கு எதுவும் தெரியாது. அவரே முயற்சி செய்து அதைக் கண்டுபிடித்தார்" என்று அவர் கூறினார்.

அவர் உருவாக்கிய வடிவமைப்பு நேரடியாக பூனையின் கண்ணின் அமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டதாக இல்லாவிட்டாலும், அந்த இரவில் தான் பார்த்த பிரதிபலிப்பை கண்ணாடி மணிகளைப் பயன்படுத்தி மீண்டும் உருவாக்க ஷா முயன்றார்.

பூனைகளின் கண்கள் எப்படி 'ஒளிர்கின்றன'?

எனினும், உண்மையான பூனையின் கண்கள் இருளில் ஒளிர்வது போல் தோன்றுவதற்குக் காரணம், அதன் விழித்திரைக்குப் பின்னால் இருக்கும் 'டபெட்டம் லூசிடம்' எனப்படும் பிரதிபலிக்கும் திசு அடுக்கு ஆகும்.

மனிதர்களிடம் இல்லாத இந்தச் சிறப்பு அமைப்பு குறித்து டென்னசி பல்கலைக்கழகத்தின் கால்நடை கண் மருத்துவ நிபுணரும், மருத்துவ இணைப் பேராசிரியருமான பிரைடீ ஃபூட் விளக்குகிறார்.

லத்தீன் மொழியில் "பிரகாசமான விரிப்பு" என்று பொருள்படும் இந்தப் பிரதிபலிப்பு அடுக்கு (டபெட்டம் லூசிடம்), பூனையின் கண்ணை ஒரு கண்ணாடியைப் போல மாற்றுகிறது. இதனால் குறைந்த வெளிச்சத்திலும் அதன் பார்வை திறன் மேம்படுகிறது; குறிப்பாக இரவில் வேட்டையாடுவதற்கு இது உதவுகிறது.

கண்களுக்குள் நுழையும் ஒளி முதலில் முழுமையாகப் பயன்படுத்தப்படாமல் போனால், அந்த ஒளியை மீண்டும் விழித்திரைக்குத் திருப்பி அனுப்பி இரண்டாவது முறையாகப் பயன்படுத்தும் வாய்ப்பையும் இந்த அமைப்பு வழங்குகிறது. இதனால் இருளிலும் பூனைகள் சிறப்பாகப் பார்க்க முடிகிறது.

"ஒளிக்கதிர் ஒன்று ஒளியை உணரும் செல்களை தாக்காமல் போகும் ஒவ்வொரு முறையும், அது இழந்த ஒளிக்கதிராகக் கருதப்படுகிறது" என்று ஃபூட் கூறுகிறார்.

"ஆனால் 'டபெட்டம் லூசிடம்' இருக்கும் கண்ணின் பகுதியில், அந்த ஒளி அதிலிருந்து பிரதிபலித்து, மற்றொரு ஒளியை உணரும் செல்லைத் தாக்கக்கூடும்"என்கிறார் ஃபூட் .

"அது உங்களை நோக்கி மிகவும் பிரகாசமாக ஒளிர்வது போல் தோன்றுவதற்குக் காரணம், குறைந்த வெளிச்சம் இருக்கும் இரவு நேரங்களில் கருவிழி அதிகமாக விரிவடைவதுதான்" என்று ஃபூட் கூறுகிறார்.

இதனால் பிரதிபலிக்கப்பட்ட அந்த வெளிச்சத்தில் ஒரு பகுதி மீண்டும் வெளியேயும் பிரதிபலிக்க முடிகிறது.

இந்த ஒளிர்வின் நிறம் பூனைக்கு பூனை மாறுபடும். அதன் திசுக்களில் உள்ள நிறமிகளின் அடிப்படையில், ஆரஞ்சு மற்றும் மஞ்சள் நிறங்களில் இருந்து பச்சை நிறம் வரை இது மாறுபடலாம்.

ஆனால், இந்தப் பிரதிபலிக்கும் அடுக்கைக் கொண்ட ஒரே விலங்குகள் பூனைகள் மட்டுமல்ல. அதனால் மற்ற விலங்குகளின் கண்களும் ஒளிர்வதை நீங்கள் கவனிக்கலாம்.

"நாய்கள், பூனைகள், குதிரைகள், கால்நடைகள் என இந்த விலங்குகள் அனைத்துக்கும் 'டபெட்டம் ' உள்ளது" என்று ஃபூட் கூறுகிறார்.

பூனைக்கண் கேமராக்கள்

ஷாவின் கண்டுபிடிப்புக்குப் பல ஆண்டுகாலங்களுக்குப் பிறகு, நவீன பொறியாளர்கள் தற்போது பூனையின் கண்ணின் உடற்கூறியல் அமைப்பை முன்மாதிரியாகக் கொண்டு, உயர் தொழில்நுட்ப கேமராக்களை உருவாக்கி வருகின்றனர். இவை ரோபோக்கள், டிரோன்கள் மற்றும் தானியங்கி வாகனங்களில் பயன்படுத்துவதற்காக வடிவமைக்கப்படுகின்றன.

கொரியா மேம்பட்ட அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவனத்தின் மின் பொறியியல் பேராசிரியரான யங் மின் சாங், பல்வேறு வெளிச்சச் சூழல்களிலும் செயல்படக்கூடிய, சுற்றுப்புறத்தில் பல பொருட்கள் இருந்தாலும் குறிப்பிட்ட பொருட்களைத் தனியாக அடையாளம் காணக்கூடிய கேமராவை உருவாக்க விரும்பினார்.

இதற்காக, முதலில் பூனையின் கண்ணில் உள்ள 'டபெட்டம் லூசிடம் ' அமைப்பைப் பிரதிபலிக்க முயன்றார்.

உண்மையான பூனையின் கண்ணில், ஒளியைப் பிரதிபலிக்கும் வகையில் அமைந்துள்ள ரிபோஃப்ளேவின் மற்றும் துத்தநாகம் ஆகிய வேதிப்பொருட்களின் கம்பி வடிவப் படிகங்களைக் கொண்ட செல்களால் இந்த அமைப்பு உருவாகியுள்ளது.

வேதியியல் பொறியியல் மூலம் அந்த நானோ கட்டமைப்பை மீண்டும் உருவாக்குவது மிகவும் கடினமாக இருந்ததால், அதற்குப் பதிலாகத் தனது குழு, பட உணரிக்குப் பின்னால் அதிகப் பிரதிபலிப்புத் திறன் கொண்ட வெள்ளிப் பொருளைப் பயன்படுத்தி ஒரு செயற்கைப் பிரதிபலிப்பானை உருவாக்கியது என்றும், அது கேமராவின் புலப்படும் ஒளியின் உள்வாங்கும் திறனை 52% அதிகரிக்கச் செய்தது என்றும் சாங் கூறுகிறார்.

அடுத்ததாக, பூனையின் கண்ணில் உள்ள மற்றொரு தனித்துவமான அம்சத்தின் மீது சாங் கவனம் செலுத்தினார். அது, அதிக வெளிச்சத்தில் பூனையின் கருவிழி குறுகிய, செங்குத்தான பிளவு வடிவத்தை அடைவதாகும்.

இந்த அமைப்பு பூனைகள் தூரத்தைக் கணிக்க உதவக்கூடும் என்று ஆய்வுகள் தெரிவிக்கின்றன. இதன் மூலம் சுற்றியுள்ள தாவரங்களுக்கு இடையே மறைந்திருக்கும் இரையை அவற்றால் அடையாளம் காண முடிகிறது.

"செங்குத்தான கருவிழியைக் கொண்ட, பூனையின் கண்ணை முன்மாதிரியாகக் கொண்ட கேமராக்களை உருவாக்கினால், பின்னணியில் உள்ள தேவையற்ற காட்சிகள் அனைத்தையும் நீக்குவதற்கு அது உதவக்கூடும். அப்போது குறிப்பிட்ட பொருளைத் தெளிவாகப் பார்க்க முடியும்" என்று சாங் யோசித்துள்ளார்.

நவீன கணினிப் பார்வை அமைப்புகள் ஏற்கெனவே பல பொருட்கள் நிறைந்த காட்சிகளில் இருந்து குறிப்பிட்ட பொருட்களைத் தனியாகப் பிரித்துக் காட்டும் திறனைக் கொண்டுள்ளன.

ஸ்மார்ட்போனின் போர்ட்ரெய்ட் மோட், ஒருவருக்குப் பின்னால் உள்ள பின்னணியை மங்கலாக்குவது இதற்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டு.

ஆனால், இதைச் செய்வதற்குப் பெரும்பாலும் அதிக கணினிச் செயலாக்கத் திறன் தேவைப்படுகிறது.

பூனையின் கண்ணைப் போன்ற செங்குத்தான கருவிழி வடிவத்தை கேமராவின் துளையில் பயன்படுத்துவதன் மூலம், இந்தத் திறனின் ஒரு பகுதியை நேரடியாக கேமராவிலேயே உருவாக்க வேண்டும் என்பதே சாங்கின் யோசனையாக இருந்தது.

கேமராவின் லென்ஸில் உள்ள இந்தத் துளை வழியாகத்தான் ஒளி அதன் உணரியைச் சென்றடைகிறது.

இந்த யோசனையைச் சோதிப்பதற்காக, சாங்கின் குழுவினர் தேவையற்ற பல காட்சிகள் நிறைந்த பின்னணியில் இருந்த பொருட்களை, வழக்கமான வட்ட வடிவத் துளை மற்றும் செங்குத்து வடிவத் துளை ஆகிய இரண்டையும் பயன்படுத்திப் புகைப்படம் எடுத்தனர்.

வட்ட வடிவத் துளையைப் பயன்படுத்திய போது, குறிப்பிட்ட பொருளும் பின்னணியில் இருந்த மற்ற பொருட்களும் தெளிவாகத் தெரிந்தன.

ஆனால், செங்குத்து வடிவத் துளையைப் பயன்படுத்தியபோது, குறிப்பிட்ட பொருள் குறிப்பிடத்தக்க அளவுக்குத் தெளிவாகத் தெரிந்தது.

தற்போதைக்கு, பூனையின் கண்ணைப் போல வெளிச்சத்தின் அளவுக்கு ஏற்ப இந்தத் துளை தானாக மாறுவதில்லை. மாறாக, அதை கைகளால் மாற்ற வேண்டியுள்ளது. எதிர்காலத்தில் இந்தச் சவாலுக்குத் தீர்வு காண விரும்புவதாக சாங் கூறுகிறார்.

பின்பற்றத் தகுந்த மற்ற கண்கள்

பூனையின் கண்ணை முன்மாதிரியாகக் கொண்ட கேமராவுடன் சேர்த்து, சாங் மற்றும் அவரது உடன் பணியாற்றுபவர்கள் மற்ற விலங்குகளின் கண்களை அடிப்படையாகக் கொண்ட பல கேமராக்களையும் உருவாக்கியுள்ளனர்.

இயற்கையிலிருந்து உத்வேகம் பெற்று நூற்றுக்கணக்கான வடிவமைப்புகளை உருவாக்கும் வாய்ப்பு இருப்பதாக அவர் நம்புகிறார்.

2013-ஆம் ஆண்டு இல்லினாய்ஸ் அர்பானா-சாம்பெய்ன் பல்கலைக்கழகத்தில் இருந்தபோது, ஈயின் கண்ணை அடிப்படையாகக் கொண்டு உருவாக்கிய கேமரா குறித்து அவர் கூறுகையில், "ஈக்களுக்கு புடைத்த கண்கள் உள்ளன. அவற்றால் ஒரே நேரத்தில் எல்லா திசைகளிலும் பார்க்க முடியும்" என்கிறார்.

"இது மிகவும் விரிவான பார்வைப் பரப்பையும், பொருட்களை மிக வேகமாக அடையாளம் காணும் திறனையும் கொண்டுள்ளது." ரோபோடிக் டிரோன்களில் பயன்படுத்துவதற்கு இது மிகவும் ஏற்றதாக இருப்பதாக அவர் கூறுகிறார்.

அதேபோல், அவரது ஆய்வகத்தில் உருவாக்கப்பட்ட மற்றொரு கேமராவும் உள்ளது.

இது கழுகின் கண்ணை முன்மாதிரியாகக் கொண்டது. தனது பார்வைப் பரப்பின் மையத்தில் தெளிவான, பெரிதாக்கப்பட்ட படத்தைப் பதிவு செய்யும் அதே நேரத்தில், சுற்றியுள்ள பரந்த பகுதியையும் குறைந்த தெளிவுத்திறனில் பதிவு செய்கிறது.

"குறிப்பிட்ட ஒரு பயன்பாட்டுக்கு எந்த விலங்கு மிகவும் பொருத்தமானதாக இருக்கும் என்பதை நீங்கள் சிந்தித்துப் பார்க்கலாம்" என்று அவர் கூறுகிறார்.

தற்போது, இயற்கையில் மிகவும் தனித்துவமான கண் அமைப்புகளில் ஒன்றைக் கொண்டிருப்பதாக அவர் கூறும் 'ஜம்பிங் ஸ்பைடர்' எனப்படும் குதிக்கும் சிலந்தியை அவர் ஆய்வு செய்து வருகிறார்.

"அவற்றுக்கு மொத்தம் 8 கண்கள் உள்ளன. முன்புறம், பக்கவாட்டில், பின்புறத்தில்கூட கண்கள் உள்ளன. அவற்றால் எல்லா திசைகளிலும் பார்க்க முடியும். அதே நேரத்தில், முன்புறக் கண்ணைப் பொறுத்தவரை, ஒரே ஒரு கண்ணைப் பயன்படுத்தியே துல்லியமான ஆழத்தை அவற்றால் கண்டறிய முடியும்" என்கிறார் சாங்.

இந்த சிலந்திகளுக்கு அடுக்கடுக்கான விழித்திரை உள்ளது. இதன் காரணமாக அவற்றால் தூரத்தை மிகத் துல்லியமாகக் கணிக்க முடிகிறது. இதனால், இலக்கைத் தவறவிடாமல் மிகத் துல்லியமாகத் தாவ முடிகிறது என்று அவர் விளக்குகிறார்.

இதே கொள்கையின் அடிப்படையில் உருவாக்கப்படும் கேமராவை, ஏவுகணை வழிகாட்டுதல் அமைப்புகள் போன்ற மிகத் துல்லியமான தூர அளவீடுகள் தேவைப்படும் பணிகளுக்குப் பயன்படுத்தும் வகையில் மாற்றியமைக்க முடியும் என்று சாங் கூறுகிறார்.

உங்கள் செல்போனில் இருக்கும் கேமரா போன்ற பெரும்பாலான நவீன கேமரா அமைப்புகள் மனிதக் கண்ணை முக்கியமாக முன்மாதிரியாகக் கொண்டுள்ள நிலையில், விலங்குகளின் பார்வையால் உத்வேகம் பெறும் கேமராக்கள், "ரோபோக்கள், தொழில்துறை பயன்பாடுகள், டிரோன்கள் அல்லது அடுத்த தலைமுறை ரோபோடிக் அமைப்புகள் என பல்வேறு சிறப்புப் பயன்பாடுகளுக்குப் பயன்படுத்தப்படலாம்" என்று சாங் கூறுகிறார்.

- இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு