ساخت یک دوربین جدید با قابلیت ثبت میلیاردها فریم در هر ثانیه!

آي تي رسان/ دانشمندان کماکان به توسعه دوربين‌هايي با قابليت‌هاي بسيار پيشرفته ادامه مي‌دهند. آن‌ها در جديدترين تلاش‌هاي خود يک دستگاه عکاسي جمع‌‌وجور و فوق سريع موسوم به pCUP با حساسيت بسيار بالا نسبت به تغييرات فاز را توليد نموده‌اند. اين دستگاه با عملکرد فوق‌العاده خود قادر به ثبت هزار ميليارد فريم در هر ثانيه خواهد بود. اين پديده در عين جالب بودن چندان بي‌سابقه نيست. چرا که پيش‌تر در سال 2018 همين دانشمندان موفق به توسعه دوربيني با قابليت ثبت 10 تريليون عکس در هر ثانيه شدند. با اين‌حال دوربين جديد از ترفند متفاوتي بهره مي‌گيرد. اين دوربين قادر به تصويربرداري از سوژه‌هاي شفاف و ساير پديده‌هايي است که با چشم غيرمسلح قابل رويت نيستند. به‌عنوان مثال با استفاده از دوربين جديد مي‌توان از موج‌هاي لرزشي تصويربرداري کرد. اگرچه اين فناوري جالب و باورنکردني براي ثبت عکس‌هاي تعطيلات يا تصاوير سلفي مخصوص اينستاگرام کاربردي ندارد؛ اما امکان تصويربرداري علمي در زمينه فيزيک، شيمي و زيست شناسي را فراهم مي‌کند. اين دوربين به منظور بازتوليد کليه فريم‌هاي عنوان شده از تکنيک خلاقانه مورد استفاده در مدل 2018 بهره مي‌گيرد. در اين تکنيک از روش اندازه‌گيري شدت نور، يک تصوير ثابت و برخي روابط رياضي پيشرفته به‌صورت ترکيبي استفاده مي‌شود. اين‌بار شاهد به‌کارگيري يک مشخصه اضافي جديد موسوم به تشخيص فاز ميکروسکوپي هستيم. اين روش نوعي تکنيک عکس‌برداري قديمي است که در آن تغييرات موقعيت نسبي امواج نوري هنگام عبور از محيط‌هايي با چگالي‌هاي مختلف به تغييراتي در سطوح روشنايي مبدل مي‌شوند. اين پديده امکان رويت سوژه‌هايي نظير سلول‌هاي غالبا تشکيل شده از آب را فراهم مي‌کند. ليهونگ وانگ؛ مهندس برق موسسه فناوري Caltech در کاليفرنيا مي‌گويد: “ما از يک ميکروسکوپ تشخيص فاز استاندارد استفاده کرديم. اين روش امکان تصويربرداري بسيار سريع را فراهم نموده و به ما اجازه مي‌دهد تا پديده‌هاي فوق سريع در مواد شفاف را به تصوير بکشيم.” ميکروسکوپ تشخيص فاز در دهه 1930 توسط يک فيزيک‌دان آلماني با نام فريتز زرنيک اختراع شد. اين ميکروسکوپ بر مبناي تغيير سرعت نور هنگام عبور از مواد مختلف عمل مي‌کند. تغييرات سرعتي باعث مي‌شوند تا تصويربرداري از موادي نظير شيشه با کمک اين تکنيک بسيار تسهيل شود. تيم تحقيقاتي موسسه Caltech، جديدترين بخش اين فناوري را تکنولوژي رمزگذاري بدون اتلاف فشرده و فوق سريع (LLE-CUP) نامگذاري نموده است. اين فناوري نويدبخش نسل آينده دوربين‌هاي بسيار دقيق است؛ دستگاه‌هايي که قادر به ثبت کامل يک رويداد در قالب يک تصوير هستند و اين‌کار را از طريق فراهم نمودن امکان ضبط زمان‌بندي شده امواج نوري انجام مي‌دهند. آقاي وانگ در جريان اقدامات پيشين خود از يک دستگاه شارژ پيوسته با عملکرد سريع‌تر استفاده کرد. اکنون وي ورژن ارتقايافته اين پيکره‌بندي را با ميکروسکوپي ادغام کرده که قادر به ثبت و نگاشت الگوهاي نوري نامرئي براي چشم انسان است. دوربين‌هاي علمي با توجه به پيشرفت‌هاي مداوم خود همواره به کشف حقايقي جديد از دنياي پيرامون ما کمک مي‌کنند. اين حقايق مي‌توانند شامل تصويربرداري از اعضاي بدن يا ثبت گرفتاري کوانتومي باشند. محققان با استفاده از دوربين جديد موفق شدند تصاوير حرکت يک موج لرزشي در ميان آب و يک پالس ليزري از ميان ماده‌اي کريستالي‌شکل را ثبت نمايند. دوربين طراحي شده توسط آن‌ها در آينده مي‌تواند براي اهداف گسترده‌تري به‌کار گرفته شود؛ زيرا به گفته محققان مي‌توان آن‌ را با چندين سيستم تصويربرداري اپتيکي فعلي ادغام کرد. به‌عنوان مثال احتمالا دانشمندان در نهايت قادر خواهند بود از شيوه پخش شعله‌هاي آتش در محفظه احتراق يا حرکت سيگنال‌هاي عصبي از طريق نورون‌ها در مقياس ميکروسکوپي تصويربرداري نمايند. آقاي وانگ مي‌گويد: “با عبور سيگنال‌ها از طريق نورون‌ها، رشته‌هاي عصبي براي مدت 1 دقيقه دچار اتساع مي‌شوند و ما اميدواريم بتوانيم اين لحظه را به ثبت برسانيم. در صورت دسترسي به شبکه‌اي از نورون‌ها شايد بتوانيم ارتباط ميان آن‌ها را به‌صورت آني مشاهده نماييم.” نتايج اين پژوهش در نشريه Science Advances منتشر شده است. در کانال آي‌تي و ™CanaleIT هم کلي عکس و ويدئوي دسته اول و جذاب داريم