Os cientistas desenvolveram um novo olho artificial inspirado na visão adaptativa dos animais e popularizado em filmes de ficção científica como Terminator. A tecnologia utiliza uma pupila de metal líquido que muda automaticamente de forma e tamanho em resposta à luz, potencialmente ajudando robôs, veículos autônomos e máquinas avançadas a verem com mais clareza em ambientes em rápida mudança.

Pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte em Chapel Hill, da Westlake University e de outras instituições introduziram o conceito em um estudo publicado na revista Robótica Científica. Seu objetivo era enfrentar um desafio comum nos sistemas modernos de visão mecânica: câmeras e sensores muitas vezes apresentam dificuldades quando as condições de iluminação mudam repentinamente, como passar da escuridão para a luz solar intensa.

Ao contrário dos olhos biológicos, muitos sistemas de visão computacional dependem fortemente do processamento de software para compensar a superexposição ou pouca luz.

Esses métodos podem ser lentos, consumir muita energia e, às vezes, não confiáveis. Em vez disso, o novo sistema inspira-se diretamente na natureza, replicando o reflexo pupilar à luz, o processo automático que permite que as pupilas humanas e animais se ajustem instantaneamente às mudanças nos níveis de luz.

No centro da tecnologia está uma pupila de metal líquido feita de gálio-índio eutético (EGaIn). Este material é incorporado em microcanais flexíveis e controlado através de sinais eletroquímicos. Quando a luz brilhante atinge a retina artificial, ela gera pulsos elétricos que provocam a contração do metal líquido, reduzindo a quantidade de luz que entra no sistema. Quando o ambiente fica mais escuro, a pupila se expande novamente para captar mais luz.

Os pesquisadores também projetaram o sistema para que a pupila possa mudar de forma, não apenas de tamanho. Além de pupilas circulares como as encontradas em humanos, o dispositivo pode replicar formas vistas em animais como gatos, sapos, ovelhas ou lulas, o que pode ajudar a adaptar os sistemas de visão a diferentes ambientes.

O olho artificial consiste em três componentes principais

A primeira é uma retina artificial hemisférica feita de fotodetectores sensíveis à luz dispostos em uma estrutura curva. Em segundo lugar estão os “neurônios” de metal líquido que convertem sinais de luz em pulsos elétricos. O terceiro é a pupila adaptativa de metal líquido que ajusta a abertura com base nesses sinais. Juntos, esses elementos criam um sistema de circuito fechado que imita como os olhos biológicos regulam a exposição à luz.

Os primeiros testes sugerem que a abordagem pode melhorar significativamente a visão mecânica. Num experimento, a precisão do reconhecimento de imagem sob iluminação forte aumentou de cerca de 68% para mais de 83% quando o sistema de pupila adaptativo foi ativado.

Esta melhoria é importante porque a visão é uma das capacidades mais críticas para tecnologias emergentes, como robôs, drones e carros autônomos. Esses sistemas devem operar em condições imprevisíveis do mundo real, onde a iluminação pode mudar rapidamente – de túneis escuros a luz do dia, por exemplo.

Uma solução baseada em hardware como a pupila de metal líquido poderia reduzir a necessidade de algoritmos complexos de processamento de imagem, ao mesmo tempo que melhorava a velocidade e a eficiência energética. Isso torna a tecnologia particularmente promissora para sistemas móveis onde o consumo de energia e a velocidade de processamento são críticos.

As aplicações potenciais vão além da robótica e dos veículos autônomos

Os pesquisadores dizem que a tecnologia também pode melhorar câmeras de segurança, dispositivos de imagens médicas, dronese sistemas de computação neuromórfica que tentam replicar funções cerebrais biológicas.

Por enquanto, o olho artificial ainda é um protótipo de prova de conceito, mas a equipe já está trabalhando no refinamento do design. O trabalho futuro se concentrará na miniaturização dos atuadores e fotodetectores de metal líquido, melhorando a eficiência energética e integrando o sistema em dispositivos do mundo real.

Os pesquisadores também planejam expandir o sistema com capacidades de detecção adicionais, incluindo imagens coloridas e multiespectrais, e potencialmente combiná-lo com sensores táteis ou de movimento para criar máquinas com percepção mais abrangente.

Se esses desenvolvimentos forem bem-sucedidos, a pupila de metal líquido poderá representar um passo importante em direção a máquinas que vejam o mundo mais como os humanos – e os animais – o fazem, permitindo que robôs e veículos naveguem em ambientes complexos com muito maior consciência.