Biologinen silmä on erittäin monimutkainen elin, ja ihmiset ovat vuosikymmeniä yrittäneet jäljitellä tätä herkintä elintä teknologian avulla. Nykyiset silmäproteesit ovat jääneet vajaiksi matalan resoluution ja litteiden 2D-kuva-antureidensa vuoksi.
Nyt Hongkongin tiede- ja teknologiayliopiston (HKUST) ja Kalifornian Berkleyn yliopiston kansainvälinen tutkijaryhmä on korjannut tämän epäkohdan valmistamalla ensimmäistä kertaa biomimeettisen silmäproteesin, jossa käytetään nanolankasarjaa, joka luo puolipallonmuotoisen keinotekoisen verkkokalvon. Eli 3D-kuvasensorin.
Nature-lehdessä (maksumuuri) julkaistu HKUST:n ryhmä esittelee ”sähkökemiallisen silmänsä” (EC-Eye). Vaikka se on erittäin lupaava robotiikan alalla ja näkövammaisille ihmisille, ryhmä uskoo, että sen EC-silmä voi tarjota terävämmän näön kuin luonnollinen ihmissilmä ja sisältää lisätoimintoja, kuten kyvyn havaita infrapunasäteilyä pimeässä. Tämä on tietysti siirtyminen transhumanismin alueelle ja sen mukanaan tuomiin eettisiin ongelmiin. Mutta sen lisäksi, että EC-silmä innostaa tieteiskirjallisuuden faneja, sillä on varmasti välittömämpi lupaus niille, joiden luonnollinen näkökyky on vakavasti heikentynyt.
Tämän uuden tekosilmän avain on edellä mainittu nanolankasarja. Nämä nanodrimat ovat peräisin perovskiittiaurinkokennoteknologiasta, ja ne ovat pohjimmiltaan yksittäisiä nanoaurinkokennoja, joten ne voivat jäljitellä verkkokalvolla olevia biologisia valoreseptoreita. Nämä nanolangat yhdistettiin sitten nestemäisistä metalleista koostuvaan johdinkimppuun, joka toimi keinotekoisina hermoina ja joka kanavoi valosignaalit onnistuneesti tietokoneen näytölle, joka näytti sen, mitä nanolankaryhmä pystyi ”näkemään”.
Elektronisten ja hermojen välisten rajapintojen tutkimus on jo hyvässä vauhdissa, joten toivotaan, että jonain päivänä nämä nanolankaverkkokalvot voitaisiin istuttaa suoraan näkövammaisten potilaiden näköhermoihin ja liittää niihin. Vielä hämmästyttävämpää on se, että tämä keinotekoinen verkkokalvo on luonnollista verkkokalvoa parempi niiden puutteiden osalta, jotka ovat syntyneet luonnollisen verkkokalvon kehityksessä. Kaikilla verkkokalvoilla on sokea piste, joka johtuu siitä, että näköhermokimppujen on yhdistyttävä jonnekin verkkokalvolla välittääkseen tietoa aivoihin. Tässä verkkokalvon liitoskohdassa ei ole tilaa valoreseptorisoluille, joten se on verkkokalvon sokea piste. Onneksi aivot ”täyttävät” tämän sokean pisteen tyhjät kohdat, joten ihmiset, joilla on terve näkö, eivät näe sitä. Tämän sokean pisteen vaikutukset voi kuitenkin nähdä, jos haluaa katsella tähtiä yöllä. Etsi hyvin himmeä tähti ja yritä katsoa sitä suoraan; sitä on vaikea nähdä, mutta se on helpompi nähdä, jos sen sijaan katsot suoraan sen ympärille.
Ek-silmässä ei ole tällaista sokeaa pistettä.
Nanodrammit ovat lisäksi tiheämpiä kuin ihmisen verkkokalvon valoreseptorisolut. Näin ollen keinotekoinen verkkokalvo pystyy teoriassa havaitsemaan enemmän valosignaaleja ja siten tuottamaan suuremman kuvaresoluution kuin jopa terveimmänkin ihmisen verkkokalvo, jolla on kahdenkymmenen-kahdenkymmenen näkökyky.
Ek-silmän etuina luonnolliseen silmään nähden on myös se, että erilaisten materiaalien käyttäminen voi mahdollistaa laajemman spektrialueen havaitsemisen, minkä ansiosta tällaisilla EC-silmäimplanteilla varustetuilla ihmisillä voi mahdollisesti olla mahdollisuus nähdä myös pimeässä, jos keinotekoinen verkkokalvo kykenee havaitsemaan myös infrapunavaloa.
Tekijät kuitenkin varoittavat, että tämä teknologia on vasta alkuvaiheessa.
”Olen aina ollut suuri tieteiskirjallisuuden fani”, sanoi HKUST:n professori Zhiyong Fan ja tutkimuksen pääkirjoittaja HKUST:n lehdistötiedotteessa, ”ja uskon, että monista tarinoissa esitetyistä teknologioista, kuten galaksien välisistä matkoista, tulee jonain päivänä todellisuutta”. Riippumatta kuvan resoluutiosta, katselukulmasta tai käyttäjäystävällisyydestä nykyiset bioniset silmät eivät kuitenkaan edelleenkään vedä vertoja luonnollisille ihmissilmille. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi tarvitaan kipeästi uutta teknologiaa, ja se antaa minulle vahvan motivaation aloittaa tämä epätavanomainen projekti.”