Örümceklerden Mars Teknolojisine İlham

Tropikal bölgelerde yaşayan ve zıplamasıyla ünlü bir çeşit örümceğin titreşen gözleri, Mars araçlarına daha iyi görüntü sağlayacak yeni nesil görüntü sensörlerine ilham kaynağı olmuştur. Neticede hareketli robotlar daha az bilgisayar gücüne ihtiyaç duyacak ve daha hafif olacakları için daha az elektrik kullanacaklardır.
Günümüzün robot-görüntü sistemleri, bir mikroçipin üzerindeki bir dizi görüntü elemanına görüntüyü odaklayarak algılarlar. Her bir görüntü elemanı ya da piksel, ışık yoğunluğunu elektrik sinyaline çeviren bir fotoreseptör tarafından oluşturulur. Sensörler saniyede birçok defa büyük miktarlarda veri üretirler. Bu bilgiyi işleyebilmek için karmaşık bilgisayar devrelerine ihtiyaç vardır. Bu ise ağırlığı artırmaktadır.

Veri işleme gücündeki ihtiyacı azaltabilmek için Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nden Oliver Landolt, Ania Mitros ve arkadaşları tabiattaki mühendislik tasarımlarından ilham aldılar. Aslında biyologlar zıplayan tropik örümceğin, daha iyi görebilmek için ince uzun retinasını geriye ve ileriye doğru titreştirdiğini uzun zamandır biliyorlardı.

Landolt ve arkadaşları elektronik görüntü sensörünü de titreştirmenin benzer şekilde daha net görüntüye sebep olup olamayacağını merak ettiler. Bu amaçla silikon görüntü-sensör çipi üzerinde 32 satır ve 32 sütun piksel ihtiva eden bir dizin oluşturdular ve metal bir çerçeveye bu dizini monte edip metal çerçevenin içerisine dört yayla tutturulmuş bir lens yerleştirdiler. Lens görüntüyü çipin üzerine odaklamaktaydı. Alet sarsıldığında lens, lens-yay sisteminin rezonans frekansı olan 300 Hz'de titreşmekte ve görüntüyü piksellerin üzerinde hareket ettirmektedir (şekilde soldaki kısım).

Lens ile çip yüzeyi arasındaki mesafe değişmemekte ve görüntü her zaman odaklı olmaktadır. Titreşim neticesinde her bir piksel eliptik olarak hareket etmekte, böylece durgun hale nazaran görüntünün daha geniş alanını örnekleyebilmektedir. Her bir piksel dijital uyarı silsilesi oluşturmakta ve yayların pozisyon bilgisini kullanarak bir sinyal işlemcisi, görüntünün özelliklerini işlemektedir.

Hareketli piksellerin durgun olanlardan daha iyi olduğunu anlamak için koyu renk-beyaz birleşme geçiş çizgisine bakınız (Şekil: sağ alttaki diyagram). Hareketsiz pikseller geçiş bölgesi için iyi değerlendirme olarak ikisi arasında herhangi bir yerde olduğunu söyleyebilir. Ama pikseller hareket etseydi aradaki bölgeyi de tarayacak ve ışık yoğunluğundaki değişimin olduğu yeri tam olarak tespit edebilecekti.

Kibrit kutusundan daha küçük olmasına rağmen, titreşen sensörlerin görüntüleri 256x256 piksellik hareketsiz sensörün netliğine neredeyse ulaşmıştı.

NASA Pasedena laboratuarında çalışan Christopher Assad bu buluşun mükemmel olduğunu ve esas güzel olanın, bu sensörü küçük bir robota taktığınızda, robotun hareketinden kaynaklanan titreşimlerin sensörün titreşmesini sağlayacağını ve normalde israf olacak bir gücün bir kısmının böylece görüntü iyileştirmesi gibi faydalı bir işte kullanılması olduğunu söylemiştir.

Canlılar alemi incelendikçe teknolojide yeni ufuklar açılmakta, mükemmele ulaşmak için gösterilen gayret artmaktadır. Canlıların milyonlarca yıldan beri kullandığı ve bizim yeni anlamaya başladığımız bu mekanizmanın tesadüflerin üst üste yığılması sonucu ortaya çıktığını iddia etmek abestir.

Kaynak
A.Ananthaswamy, 'Spiders for Mars', New Scientist, 31p. 20.