Uma câmara do tamanho de um grão de sal, que capta imagens de alta resolução.

A tecnologia está a avançar a passos largos e isto é bem visível campo das câmaras fotográficas. Isto é demonstrado pelo recente projecto de um grupo de investigadores da Universidade de Princeton e da Universidade de Washington. É uma câmara ultra-compacta do tamanho de um grão de sal. A notícia representa um marco tecnológico e foi também acompanhada por um artigo abrangente na prestigiada revista Nature.

Câmaras minúsculas para detectar problemas no corpo

O desenvolvimento de câmaras tão pequenas representa uma verdadeira inovação, uma vez que permite a gravação em escala microscópica. Isto significa que pode registar, por exemplo, o que acontece no interior do corpo humano. Isto ajudaria não só na detecção de problemas e doenças, mas também na implementação de novos tratamentos.

No entanto, o grande dilema que os criadores de câmaras tão pequenas enfrentaram no passado é a baixa qualidade e resolução das imagens captadas. Isto não ajudou a cumprir a missão principal.

Neste cenário, o anúncio feito pelos investigadores de Princeton e Washington é revolucionário, porque mostra que é possível miniaturizar estes dispositivos sem sacrificar a resolução. Na realidade, a câmara que desenvolveram pode produzir imagens tão nítidas como as câmaras 500.000 vezes maiores.

Uma inovação chamada Metasurface

O que torna possível o prodígio de uma câmara tão pequena é o repensar do seu fabrico. Não estamos a falar de uma câmara tradicional com vidro curvo ou lentes de plástico para focar os raios de luz. O novo sistema óptico é baseado em algo chamado de meta-superfície.

A Metasurface é uma área que lembra o desenho de um microchip. A característica especial é que é coberta por 1,6 milhões de pólos cilíndricos em apenas meio milímetro. Cada pólo funciona como uma antena que recebe a luz e processa a informação por algoritmos.

Assim, temos milhões de pólos espalhados pela superfície, em que cada um funciona como antenas que processam a luz. Depois, transmitem-na como dados para um sistema de processamento neural que reorganiza toda a informação e a transforma na imagem final. Este sistema é chamado Neuronal Nano-Optics.

Nano-Óptica Neuronal?

A chave para compreender a nano-óptica neuronal é ver como os sistemas de processamento computacional e a aprendizagem de máquinas ajudam neste processo. São eles que podem traduzir todos os dados produzidos pelos milhões de pólos incluídos na superfície para uma imagem reconhecível.

É claro que construir uma superfície tão pequena com tantos pólos cilíndricos de nitreto de silício não é tarefa fácil. Especialmente quando cada um desses pólos tem um padrão particular que é diferente dos restantes e que é o que permite que a luz seja lida correctamente pelos outros sistemas incluídos.

A importância dos algoritmos

No relatório publicado pela Universidade de Princeton, Ethan Tseng, investigador e co-diretor do estudo, fala sobre a tarefa assustadora de construir uma superfície cheia de nanoestruturas. Inicialmente, não havia clareza sobre como deveriam ser colocadas na superfície.

O que ajudou muito foi a criação de um simulador de computador para testar diferentes configurações de antenas ou postes na superfície da meta-superfície. Depois, Shane Colburn, co-autor do estudo, desenvolveu um algoritmo para aproximar a produção de imagens da meta-superfície.

Tudo isto realça a importância da informática e da implementação de algoritmos. Não só para a construção efectiva da câmara, mas também para o processamento posterior das imagens que pode captar.

Além disso, os criadores da câmara não se limitam a um uso fotográfico básico, mas também às múltiplas funções que poderiam ser aplicadas com este avanço. Desde a redução de câmaras num telemóvel a aplicações médicas para detecção de vários elementos no interior do corpo humano.

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