Veidrodis, kuris meluoja: pasyvus optinis atradimas

Ne kiekvienas veidrodis rodo tiesą. Kai kurie sukurti meluoti.

UCLA tyrėjai sukūrė tai, ką vadina „melo veidrodžiu“, pasyvų optinį paviršių, kuris neperdengia to, kas prieš jį stovi, o vietoje to atspindi pasirinktą, iš anksto užprogramuotą vaizdą. Galvokite apie tai kaip apie į paviršių išraižytą šviesos triuką: be elektros energijos, be projektoriaus ir be vidinio ekrano. Įrenginys priima krintančią šviesą ir pertvarko ją į visiškai kitokį išeinantį bangfrontą.

Kaip tai įmanoma? Komanda panaudojo giluminio mokymosi algoritmus, kad apskaičiuotų mikroskopinius raštus veidrodžio paviršiuje, kurie nukreipia krintančią šviesą link tikslinio vaizdo. Kartą pagamintas metasluoksnis elgiasi kaip optinis vertėjas: paduokite jam saulės šviesą, kambario apšvietimą ar žibintuvėlį (testuotomis sąlygomis), ir jis spinduliuoja tą dizainą, kuriam buvo išmokytas, pavyzdžiui ančių siluetą, rankinę, skaičių aštuoni ar net pandos veidą, nepaisant tikro prieš jį esančio vaizdo.

Keli demonstracijos pavyzdžiai atrodė netikėti. Drabužių nuotraukos virto tuo, kas priminė rankinę. Įvairūs ranka rašyti skaitmenys buvo priversti virsti tuo pačiu skaičiumi: aštuoniu. Paprasti linijiniai piešiniai tapo pandos veidu. Labiausiai stebino veidrodžio atsparumas: pateiktas su duomenimis, kurių nebuvo matęs mokymo metu, jis vis tiek sugebėjo sugeneruoti tikslinį vaizdą stebinančiu aiškumu.

Verta pabrėžti vieną svarbų aspektą: tai yra pasyvus įrenginys. Tradicinės vaizdų kūrimo sistemos, tokios kaip projektoriai, ekranai ar hologramos, reikalauja maitinimo, apdorojimo ar šviesos šaltinio, atitinkančio vaizdą. „Melo veidrodis“ užkoduotą transformaciją tiesiogiai įrašo į savo nanostruktūrą, veikdamas kaip patikslintas optinis filtras, perskirstantis krintančius fotonus į apgaulingą raštą.

Praktinis naudojimas vis dėlto tebėra tobulinimo objektas. Laboratorinė šviesa yra kontroliuojama; aplinkinė dienos šviesa ir mišrus patalpos apšvietimas tokie nėra. Skirtingi bangų ilgiai ir šviesos pasiskirstymai kelia iššūkių. Kad technologija patikimai veiktų lauke arba esant įvairiam apšvietimui, kūrėjai teigia, jog reikės daugiasluoksnių arba plačiajuosčių sprendimų, galinčių vienu metu valdyti kelias spektro komponentes ir kampus.

Praktinės idėjos yra tiesioginės ir plačios. Įsivaizduokite, kad uždengiate jautrų įrenginį paviršiumi prieš jį padėdami, kuris atsitiktiniams stebėtojams atspindi nekaltą, įprastą objektą. Tai yra vizualinė kamufliažas iš naujo interpretuota, nepasikliaujant ekranais ar aktyviomis sistemomis. Be saugumo ir karininių pritaikymų, tas pats efektas gali būti naudojamas įtraukiančiai pramogai ir scenografijai, kai vizualinė klaidinimo priemonė įmontuota į aparatūrą.

Tyrimas, paskelbtas žurnale Nature Communications, atveria naują pasyvaus šviesos formavimo skyrių: paviršiai, kurie ne tik perskirsto šviesą pagal geometriją, bet ir perrašo tai, ką stebėtojai mato. Kitas klausimas yra ne ar galime apgauti veidrodį, o kur tokios iliuzijos pasirodys toliau.