Los científicos han desarrollado un nuevo ojo artificial inspirado en la visión adaptativa de los animales y popularizado en películas de ciencia ficción como Terminator. La tecnología utiliza una pupila de metal líquido que cambia automáticamente de forma y tamaño en respuesta a la luz, lo que puede ayudar a robots, vehículos autónomos y máquinas avanzadas a ver con mayor claridad en entornos que cambian rápidamente.
Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, la Universidad Westlake y otras instituciones introdujeron el concepto en un estudio publicado en la revista Science Robotics. Su objetivo era abordar un desafío común en los sistemas modernos de visión artificial: las cámaras y sensores a menudo tienen dificultades cuando las condiciones de iluminación cambian de forma repentina, como al pasar de la oscuridad a la luz solar intensa.
A diferencia de los ojos biológicos, muchos sistemas de visión por ordenador dependen en gran medida del procesamiento por software para compensar la sobreexposición o la poca luz
Estos métodos pueden ser lentos, consumir mucha energía y, a veces, poco fiables. El nuevo sistema, en cambio, se inspira directamente en la naturaleza replicando el reflejo pupilar de la luz, el proceso automático que permite a las pupilas humanas y animales adaptarse instantáneamente a los cambios en los niveles de luz.
En el centro de la tecnología hay una pupila de metal líquido hecha de galio-indio eutéctico (EGaIn). Este material está incrustado en microcanales flexibles y controlado mediante señales electroquímicas. Cuando la luz brillante impacta en la retina artificial, genera pulsos eléctricos que hacen que el metal líquido se contraga, reduciendo la cantidad de luz que entra en el sistema. Cuando el entorno se oscurece, la pupila se expande de nuevo para captar más luz.
Los investigadores también diseñaron el sistema para que la pupila pueda cambiar de forma, no solo de tamaño. Además de las pupilas circulares como las que se encuentran en los humanos, el dispositivo puede replicar formas vistas en animales como gatos, ranas, ovejas o calamares, lo que puede ayudar a adaptar los sistemas de visión a diferentes entornos.
El ojo artificial consta de tres componentes clave
La primera es una retina artificial hemisférica hecha de fotodetectores fotosensibles dispuestos en una estructura curva. En segundo lugar, las «neuronas» de metal líquido que convierten señales de luz en pulsos eléctricos. La tercera es la pupila adaptativa de metal líquido que ajusta la apertura en función de esas señales. Juntos, estos elementos crean un sistema de lazo cerrado que imita cómo los ojos biológicos regulan la exposición a la luz.
Las primeras pruebas sugieren que este enfoque podría mejorar significativamente la visión artificial. En un experimento, la precisión del reconocimiento de imágenes bajo luz intensa aumentó de aproximadamente el 68 por ciento a más del 83 por ciento cuando se activó el sistema de pupilas adaptativas.
Esta mejora es importante porque la visión es una de las capacidades más críticas para tecnologías emergentes como robots, drones y coches autónomos. Estos sistemas deben operar en condiciones reales impredecibles donde la iluminación puede cambiar rápidamente, por ejemplo, desde túneles oscuros hasta luz intensa del día.
Una solución basada en hardware como la pupila de metal líquido podría reducir la necesidad de algoritmos complejos de procesamiento de imágenes y mejorar la velocidad y la eficiencia energética. Eso hace que la tecnología sea especialmente prometedora para sistemas móviles donde el consumo de energía y la velocidad de procesamiento son críticos.
Las aplicaciones potenciales van más allá de la robótica y los vehículos autónomos
Los investigadores afirman que la tecnología también podría mejorar las cámaras de seguridad, los dispositivos de imagen médica, los drones y los sistemas de computación neuromórfica que intentan replicar funciones cerebrales biológicas.
Por ahora, el ojo artificial sigue siendo un prototipo de prueba de concepto, pero el equipo ya está trabajando en perfeccionar el diseño. Los trabajos futuros se centrarán en miniaturizar los actuadores de metal líquido y los fotodetectores, mejorar la eficiencia energética e integrar el sistema en dispositivos del mundo real.
Los investigadores también planean ampliar el sistema con capacidades adicionales de detección, incluyendo imágenes en color y multiespectrales, y potencialmente combinarlo con sensores táctiles o de movimiento para crear máquinas con una percepción más completa.
Si esos avances tienen éxito, la pupila de metal líquido podría representar un paso importante hacia máquinas que vean el mundo de forma más parecida a los humanos —y animales—, permitiendo a robots y vehículos moverse por entornos complejos con mucha mayor conciencia.
