Desarrollan una cámara tan pequeña como un grano de sal y que capta imágenes de alta resolución

La tecnología avanza a pasos agigantados y esto ya se puede verificar en el ámbito de las cámaras. Así lo demuestra el reciente proyecto de un grupo de investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Washington. Se trata de una cámara ultra compacta del tamaño de un grano de sal. Una noticia que representa un hito tecnológico y que ha sido acompañada, además, de un completo artículo en la prestigiosa revista Nature.

Cámaras diminutas para detectar problemas en el cuerpo

El desarrollo de cámaras tan pequeñas representa una verdadera innovación ya que permite grabar a escala microscópica. Es decir que permite grabar, por ejemplo, lo que sucede dentro del cuerpo humano. Algo que no solo ayudaría a la detección de problemas y enfermedades, sino también a la implementación de nuevos tratamientos.

Sin embargo, el gran dilema al que se habían enfrentado en el pasado los creadores de cámaras tan diminutas, es la baja calidad y resolución de las imágenes capturadas. Algo que no ayudaba a cumplir la misión principal.

En este escenario, el anuncio de los investigadores de Princeton y Washington es revolucionario, porque demuestra que es posible miniaturizar estos dispositivos sin sacrificar resolución. De hecho, la cámara que han desarrollado puede producir imágenes tan nítidas como cámaras 500.000 veces más grandes.

Una innovación llamada Metasuperficie

Lo que hace posible el prodigio de una cámara tan pequeña es el replanteamiento de su fabricación. No estamos hablando de una cámara tradicional con lentes de vidrio o plásticos curvados para enfocar los rayos de luz. El nuevo sistema óptico está basado en algo llamado metasuperficie.

La metasuperficie es un área que recuerda el diseño de un microchip. La particularidad es que está cubierta por 1,6 millones de postes cilíndricos en tan solo medo milímetro. Cada poste funciona como una antena que recibe la luz y procesa la información mediante algoritmos.

Por lo tanto, tenemos millones de postes repartidos por la superficie que funcionan cada uno como antenas que procesan la luz. Luego, la transmiten como datos a un sistema de procesamiento neuronal que reordena toda la información y la transforma en la imagen final. Este sistema de llama Neuronal Nano-Optics.

¿Nano-óptica neural?

La clave para entender la nano-óptica neural es observar la forma en que los sistemas de procesamiento computacional y el aprendizaje automático ayudan en este proceso. Son ellos los que pueden traducir todos los datos producidos por los millones de postes incluidos en la metasuperficie para transformarlo en una imagen reconocible.

Por supuesto, construir una superficie tan pequeña y con tal cantidad de postes cilíndricos de nitruro de silicio no es tarea fácil. Menos, cuando cada uno de esos postes tiene un patrón particular distinto al resto y que es lo que permite que la luz pueda ser leída correctamente por el resto de sistemas incluidos.

La importancia de los algoritmos

En el informe publicado por la Universidad de Princeton, Ethan Tseng, investigador y codirector del estudio, habla de la titánica tarea de construir una superficie llena de nanoestructuras. Ya que inicialmente no había claridad sobre la manera en que estas deberían colocarse en la superficie.

Lo que ayudó y mucho fue la creación de un simulador computacional para probar las distintas configuraciones de las antenas o postes en la metasuperficie. Luego, Shane Colburn, coautor del estudio, desarrolló un algoritmo para aproximar la producción de imágenes de las metasuperficies.

Todo esto deja en evidencia la importancia que ha tenido la informática y la implementación de algoritmos. No solo para la propia fabricación de la cámara, sino también para el procesamiento posterior de las imágenes que esta puede captar.

Por lo demás, los creadores de la cámara no se limitan a un uso fotográfico básico, sino también en las múltiples funciones que se podrían aplicar con este avance. Desde la reducción de cámaras en un móvil, hasta la aplicación médica para detectar diversos elementos dentro del cuerpo humano.

Foto de ShareGrid en Unsplash