그래핀과 같은 나노로봇은 수년 동안 연구에서 트렌드 주제였지만 아직 완전한 산업적 생산과는 거리가 멀다. 모두가 그 잠재력을 알고 있지만 기술적인 장애물은 여전히 남아 있다. 다행히 연구는 꾸준히 진행되고 있다. 세계에서 가장 작은 로봇이 거대한 도약을 할 수 있게 해 준 최신 발명품은 겨우 소금 한 알 크기의 카메라이다.

부피가 큰 CAT 스캔이나 침입 내시경을 사용하는 대신 거의 보이지 않는 로봇이 동맥이나 심장의 가장 접근하기 어려운 구석을 검사할 수 있다고 잠시 상상해 보자. 그것은 미국 프린스턴 대학의 과학자들이 설계한 새로운 카메라로 가능해진 응용 프로그램 중 일부일 수 있다. 그것은 소금 알갱이 크기이며 기존 렌즈와 근본적으로 다른 방식으로 작동한다.

메타표면과 신경망 간의 동맹

이 새로운 장치의 발명가는 이미지 품질이 500,000배 더 큰 카메라와 유사하다고 주장한다. 이를 달성하기 위해 그들은 카메라 개념을 재발명하고 신경망을 기반으로 하는 하드웨어와 소프트웨어의 조합에 의존해야 했다. 이것이 그들이 성공한 방법이다.

첫째, 그들의 카메라는 렌즈라기보다 마이크로칩처럼 보인다. 사실 주재료는 반도체 생산에 사용되는 질화규소다. 덕분에 렌즈를 사용하여 광선을 구부리는 대신 0.5밀리미터 미만의 공간에 160만 개의 실린더를 압착했다. 이 실린더 각각은 렌즈의 효과를 에뮬레이트하기 위해 크기가 다르다. 따라서 그들은 광학 안테나로 작동한다. 과학 용어로 이 배열은 "메타표면"으로 알려져 있다.

메타 표면이란 무엇일까?

메타표면이 무엇인지 이해하려면 먼저 메타물질에 대해 이야기해야 한다. 이들은 자연 세계에서 알려지지 않은 방식으로 빛 및 기타 유형의 에너지와 상호 작용하는 마이크로 또는 나노 규모로 설계된 구조이다. 이러한 현상 중 하나는 음의 굴절로, 프린스턴 대학교 카메라와 같이 전례 없는 능력의 초 렌즈 또는 보이지 않는 것과 같은 이국적인 결과에 대한 문을 여는 현상이다. 따라서 메타 표면은 메타 물질의 품질을 활용하는 필름이다.

그러나 물리적 부분은 방정식의 한 요소일 뿐이다. 개발자의 두 번째 성과는 신경망을 통해 신호를 처리하는 디자인을 만든 것이다. 이 처리 시스템은 자연광 조건에서 선명한 이미지를 구현한다.

이제 메타표면과 신경망을 결합하면 6개의 렌즈와 50만 배 크기의 카메라와 같은 이미지를 얻을 수 있다. 연구자들은 메타표면 접근법이 이전에 시도된 적이 있지만 두 기술이 함께 결합된 것은 이번이 처음이라고 지적한다.

나노로봇을 넘어: 사진 표면

개발 팀은 현재 초점을 맞추고 물체를 감지하는 것과 같은 새로운 기능을 추가하기 위해 기술을 개선하기 위해 노력하고 있다. 이러한 혁신적인 기능은 의학 및 로봇 분야에 응용될 수 있다.

그러나 독특한 가능성 중 하나는 메타표면을 활용하여 모든 표면을 고해상도 센서로 변환하는 것이다. 이런 식으로 휴대폰 표면이 카메라가 되어 오늘날의 계속해서 증가하는 렌즈 수를 필요로 하지 않을 수 있다.