Ana Cristina Vélez: Visión arácnida y visión computarizada

Descubrir las acciones asombrosas de las que son capaces los animales ha permitido a la ciencia tratar de entender cómo ocurren ciertos fenómenos. Es importante, pues al copiarlos, al intentar reproducirlos, se hacen grandes avances en tecnología.

Tecnología y computadores es algo que hoy parece venir en un solo paquete. Podemos asegurar que en muchos aspectos los computadores nos superan, así como en muchos aspectos seres del reino animal también lo hacen. Si al lector le interesa el tema, le recomiendo el libro Ciencia y naturaleza, pues allí se muestran y explican asombrosas capacidades y de muy distintos tipos que poseen los seres vivos.

En la visión a distancia, los halcones y otras aves nos superan en una proporción kilométrica. En lo que respecta a percibir el color, el camarón mantis contiene doce receptores para el color, mientras que los humanos contamos solo con tres. Para percibir la profundidad de campo, las arañas saltarinas son genios insuperables. Son muy pequeñas y sus cerebros son minúsculos; sin embargo, son capaces de saltar muchas veces la distancia de sus cuerpos con precisión nanométrica y sin errores.

Los investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) John A. Paulson de Harvard han estudiado la araña saltarina tratando de emular su sensibilidad espacial. Han estado buscando desarrollar un sensor de profundidad compacto y eficiente, con el plan de utilizarlo en robots microscópicos para dispositivos portátiles o en juegos de realidad virtual. Están tratando de desarrollar lentes multifuncionales computarizadas, con programas extraordinariamente eficientes.

Los teléfonos, automóviles y consolas de videojuegos poseen sensores de profundidad que se valen de múltiples cámaras y fuentes de luz integradas para hacerlo. Cuando su teléfono reconoce su rostro está aplicando esta tecnología. Apunta rayos laser a distintos puntos de su cara y detecta si coincide con el mapeo que hizo inicialmente de esta y guardó en la memoria.

La visión en estéreo permite, a varios animales, percibir la profundidad en el espacio. Cada ojo recibe una imagen y el cerebro calcula la distancia con las diferencias entre las dos imágenes. Ahora, nuestro cerebro es enorme comparado con el de las arañas saltarinas. Ellas lo logran porque cada ojo principal tiene unas pocas retinas semitransparentes dispuestas en capas, y estas retinas miden simultáneamente múltiples imágenes con diferentes cantidades de desenfoque. Por ejemplo, si una araña saltarina mira una mosca con uno de sus ojos principales, la mosca aparecerá más nítida en la imagen de una retina y más borrosa en la otra. En este cambio en el desenfoque se codifica la información sobre la distancia a la mosca.

En la visión por computadora, este tipo de cálculo de distancia se conoce como profundidad desde el desenfoque. No tenemos todavía la tecnología para hacer el proceso eficientemente o en pequeños adminículos, pero se están haciendo unos nuevos metalentes ultradelgados y pequeños en aras de lograrlo.

Los metalentes pueden producir simultáneamente varias imágenes que contienen información diferente. Los metalentes son una tecnología que cambia la aproximación al problema por su capacidad para implementar funciones ópticas nuevas de manera mucho más eficiente, más rápida y con mucho menos volumen y complejidad que el necesitan las lentes existentes; además, usan un algoritmo ultraeficiente que interpreta las dos imágenes y crea un mapa de profundidad para representar la distancia al objeto. Esta es una nueva forma de crear sensores computacionales y de abrir la puerta a muchas posibilidades, aseguran los investigadores.

Este artículo está basado en la investigación publicada por Yao-Wei Huang, Emma Alexander y Cheng-Wei Qiu, de la Universidad Nacional de Singapur, con el apoyo de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. en Harvard Gazette.