斜视控制眼镜揭示隐藏的世界

斜视控制眼镜可以改变人类感知的极限……
2月15日

THERMAL-IMAGING-FACE

一个戴眼镜的人的热像仪图像。

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自然是复杂的——往往复杂到人类无法看到。但是,可以让人们看到3D热图像的斜视控制眼镜和可以捕捉高速化学反应内部工作原理的摄像机正在帮助突破人类感知的极限……

经过数百万年的进化,人类的感官已经高度调节。例如,我们的眼睛位于脸的前部,使我们能够看到三维空间,而我们的视网膜细胞对不同波长的光很敏感,使我们能够看到颜色。但是我们的感官是有限的。例如,一颗高速行驶的子弹速度太快,人眼无法看到。

德国慕尼黑路德维希·马克西米利安大学(Ludwig Maximilian University of Munich)的计算机科学家、AMPLIFY项目的负责人阿尔布雷希特·施密特(Albrecht Schmidt)说:“用我们现有的感官很难感知很多事情。”

“我们的项目重点是寻找扩展传统感官的方法,通过数字技术增强人类的感知。”例如,相机可以捕捉可见光之外的光,并显示人眼无法看到的快速运动。施密特说:“问题是我们如何让它们直观地使用。”他解释说,很多人都专注于制造植入物,但问题是它们无法取下。

“如果你把一些东西集成到一副眼镜中,我大部分时间都在无意识地戴着它,我们就可以在需要的时候放大感官。”

原型

施密特和他在斯图加特大学的同事们已经制造了许多原型机来实现这个目标。一种是一副眼镜,当佩戴者眯起眼睛时,它会触发热成像。镜框内装有一个照相机,利用可见光、近红外和远红外产生图像。这使佩戴者能够看到正常的可见场景,也能看到三维热图像。

镜框中还内置了能够检测肌肉产生的微弱电信号的传感器,以捕捉与眼睛眯起或眯起有关的动作。该团队还创造了一个版本,可以内置到消防员戴的头盔中,使他们能够发现隐藏的火灾或找到被困在建筑物内的人。

施密特说:“这与使用热像仪非常不同,因为你必须主动地看向别处,才能看到发生了什么。”“通过这种方式,你可以很容易地改变你看待事物的方式,甚至是下意识地改变。”

他设想了一种类似的设备,可以放大远处的场景或放慢动作。“如果我向窗外看,我可以看到一些树,但我可以眯着眼睛放大,我可以看到一只鸟在树枝上。如果鸟起飞了,我的认知负荷可能会上升,这可以通过我的大脑活动来测量,这将告诉摄像机放慢运动的速度。然后,当我回头看我的电脑时,它可以恢复正常。所有这些都发生在我不需要考虑太多的情况下,这就是我们一直关注的控制。”

该团队的总体目标是尝试创造可以立即直观使用或可以很快成为第二天性的设备。

另一个原型是一副游泳护目镜,它可以帮助佩戴者在头部浸入水中时定位自己。开放水域的游泳者尤其难以朝正确的方向游泳,因为缺乏视觉信息会使他们迷失方向。但是,通过安装一副带有加速度计和磁力计的护目镜,该团队能够在周边视觉中使用LED灯提供导航提示。

他们还在测试另一款眼镜,这款眼镜通过摄像头提供360度的视野,让佩戴者的眼睛长在脑后。通过在周边视觉中显示图像,佩戴者可以发现潜在的危险,比如在过马路的时候,然后转身去看他们。

但即使配备了最新的摄像技术,也有一些东西会逃过我们的眼睛。例如,化学反应发生的时间尺度太快,现代高速相机无法捕捉到——它们可以在几万亿分之一秒(百万分之一秒)内结束。

英国爱丁堡赫瑞瓦特大学光子学和量子科学研究所的物理学家Maria Ana Cataluna正在领导一个旨在克服这一问题的项目。“正常运行时间”项目正试图建造世界上最快的相机。通过开发新的超快激光器,这种激光器发出的闪光持续时间仅为10-100飞秒(百万分之一秒),以及能够快速捕获反射光子的采样系统,他们希望能够捕捉到以前我们不可能看到的事件。

捕获

“如果我们不能想象它,我们就不能进一步理解它,”加泰罗尼亚说。“这意味着,在物理学、生物学和工程学中广泛存在的不可逆过程的内部机制,在本质上仍然是不可观察的。”

她希望用这台新相机能够捕捉到高速生物化学反应,以帮助揭示它们的内部工作原理。它还能让科学家捕捉到相变,比如液体变成气体的瞬间。它还可以帮助我们更好地理解材料在使用基于激光的制造工艺进行转化时会发生什么。这些新知识可以用来帮助优化流程。

她解释说:“仅仅持续一微秒的短暂光爆发就能让一台快速相机捕捉到飞行中的子弹。”“在比这低6个数量级以上的时间尺度上,亚皮秒或飞秒持续时间的光脉冲可以捕获微观超快现象。我们希望能够拍下这些照片。”

虽然在申请专利之前,她不愿过多透露这项技术的工作原理,但她目前正在开发制造相机所需的核心组件。然而,她希望新的超快相机能在三年内成为现实。

随着新技术赋予我们以前所未有的方式感知事物的能力,施密特敦促我们谨慎行事。他认为,一旦我们拥有了这些设备,数字和社会的鸿沟将会扩大。“我们将进入一个数字技术将创造更多超级大国的空间,那些拥有它的国家将拥有巨大的优势。我们需要小心谨慎,确保那些负担不起这项技术的人不会落后。”

理查德·格雷

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