پنج؛ لنز هوشمند

بین حواس پنجگانه انسان حس بینایی جایگاه ویژه‌ای داره. حسی که در لحظه ازش استفاده می‌کنیم تو اکثر فعالیت‌های روزمره نقش بازی می‌کنه و بیش از هشتاد درصد از داده‌های ورودی به مغز از طریق اون‌ها انجام میشه. حالا فرض کنید که بتونین مثل جغدها در شب ببینیم یا قدرت بینایی عقاب‌ها رو داشته باشیم. ممکنه بخندین بگین این چیزا مخصوص ابرقهرمان‌هاست. حالا باور کنین یا نه در آینده‌ نزدیک چشم انسان‌ها این قابلیت‌ها رو پیدا می‌کنه؛ با استفاده از لنزهای هوشمند.

اگر این مقدمه‌ کوتاه حس کنجکاوی‌تون رو تحریک کرد و شما هم مثل من علاقه‌مند شدین که بدونین لنزهای هوشمند چی هستن و در آینده‌ای نزدیک چه تاثیری تو زندگی ما می‌تونن داشته باشن؟ ازتون دعوت می‌کنم که همراه من باشید در پادکست آینده‌ نزدیک. آینده‌ای که شاید نزدیک‌تر از تصوراتمون باشه.

سلام. من بابک معمار هستم و شما به پنجمین اپیزود آینده‌ نزدیک گوش میدین که در ۳۰ اردیبهشت ۱۴۰۰ منتشر میشه. پادکستی که تو هر قسمتش من نتیجه‌ کنجکاوی خودم رو در مورد اینکه در آینده‌ نزدیک تکنولوژی چگونه دنیای ما را تغییر خواهد داد براتون بیان می‌کنم. تو این قسمت می‌خوام در مورد لنزهای هوشمند صحبت کنم. تکنولوژی‌ای که با استفاده از اون ممکنه نگاه جدیدی به دنیا داشته باشیم.

اهمیت حس بینایی رو وقتی با تمام وجود حس می‌کنیم که چشم‌هامون رو ببندیم و تلاش کنیم تا با دنیای اطرافمون ارتباط برقرار کنیم؛ مثل یک فرد نابینا. خیلی سخته فراتر از تصوراتمون. مشکلات بینایی می‌تونه روی حرکت کردن، غذا خوردن، خوندن و نوشتن، ورزش کردن یا بهتره بگم همه‌ جنبه‌های زندگی ما تاثیر بذاره. انواع بیماری‌های مختلف هم این عضو حساس بدن رو تهدید می‌کنه. مثل آب مروارید و آب سیاه.

حتی با بالا رفتن سن کم کم میزان عملکرد و کارایی چشم پایین میاد و دچار پیر چشمی می‌شیم. تو این اپیزود اما می‌خوام در مورد تکنولوژی‌ای صحبت کنم که قراره به ما کمک کنه تا این محدودیت‌ها رو دور بزنیم؛ یعنی لنزهای هوشمند. قبل از هر چیز بهتره یکم از ساختار چشم و فرایند بینایی صحبت کنم.

چشم انسان یکی از پیچیده‌ترین اعضای بدن ماست که از قسمت‌های مختلفی تشکیل شده. سال‌ها پیش دانشمندان فکر می‌کردند پرتویی از چشم ما خارج میشه که وقتی به اشیای مختلف می‌خوره، باعث میشه ما اون‌ها رو ببینیم. هر چند تا مدت‌ها یک نظریه‌ علمی خیلی قوی بود اما مثل خیلی از اشتباهات بشری این یکی هم رد شد.

ما هر چیزی رو با انعکاس نوری که از اون شی به چشممون می‌رسه می‌بینیم. این نور از طریق قرنیه و عدسی سفرش رو به داخل چشم ما آغاز می‌کنه و در شبکیه چشم متمرکز میشه. بعد سلول‌های عصبی در شبکه از طریق عصب بینایی، فوتون نور رو که در واقع بخشی از طیف امواج الکترومغناطیس به مغز می‌فرستن. این کار باید در هر لحظه و در کسری از ثانیه انجام بشه تا مغز ما به درستی بتونه تصاویر رو پردازش کنه و رابطه‌ معناداری بین تصاویر به وجود بیاره.

در غیر این صورت ما نمی‌تونیم درک درستی از محیط اطراف خودمون داشته باشیم و اون رو فقط به صورت چند تصویر مجزا که پشت سر هم نمایش داده شده می‌بینیم. بدون اینکه مغز ما بتونه ارتباطی بین اون‌ها پیدا کنه. به نظر خیلی ساده میاد اما یک فرایند کاملا پیچیده‌ست. با این پیچیدگی بالا اما چشم انسان محدودیت‌های زیادی هم داره.

اول اینکه چشم ما تنها قابلیت دیدن بخش کوچیکی از طیف امواج الکترومغناطیس رو داره و بهش واکنش نشون میده که بهش میگیم نور مرئی. طول موجی بین ۳۸۰ تا ۷۲۰ نانومتر اما خارج از این محدوده رو حس نمی‌کنیم. نمی‌تونیم امواج رادیویی فروسرخ، فرابنفش یا گاما ببینیم.

محدودیت بعدی تعداد رنگ‌هاییه که چشم انسان می‌تونه اون‌ها رو تشخیص بده، چیزی حدود یک میلیون رنگ. البته برای آقایون خیلی کمتر از این عدده. هرچند درک از رنگ چیزیه که بین افراد مختلف فرق داره. مثلا افرادی که به اون‌ها تتراکرومات «Tetrachromate» گفته میشه می‌تونن رنگ‌های خیلی بیشتری نسبت به مردم عادی ببینند اما باز هم تشخیص تعداد رنگ‌ها محدوده.

مطمئنا برای همه‌ ما پیش اومده که وقتی وارد یک محیط تاریک می‌شیم مدتی طول می‌کشه تا چشممون به تاریکی عادت کنه و بتونیم تا حدودی اجسام دور و برمون رو تشخیص بدیم. از طرف دیگه برای اینکه بتونیم رنگ‌ها رو تشخیص بدیم، چشم به فوتون‌های نوری بیشتری نیاز داره. به همین دلیل که در شرایط ضعیف نوری می‌تونیم نوع جسم تشخیص بدیم اما رنگش رو نه. در نتیجه در تشخیص رنگ، چشم انسان خیلی قوی نیست.

محدودیت دیگه‌ای که باهاش روبرو هستیم اینه که چشم ما تا چه فاصله‌ای رو می‌تونه ببینه؟ همونطور که قبلا گفتم شرط دیدن یک شی، رسیدن فوتون ساطع شده از سطح اون شی به چشم ماست. وقتی شب‌ها به بالا نگاه می‌کنیم و از آسمون پر ستاره‌ای بالای سرتون لذت می‌برین، در واقع داریم به ستاره‌های غول پیکری نگاه می‌کنیم که به دلیل فاصله‌ بسیار بسیار زیادی که با ما دارن تنها به صورت نقاط درخشانی در آسمان به چشم ما میاد و چشم ما نمی‌تونه ابعاد واقعی اون‌ها رو ببینه.

در کنار همه‌ این موارد، دقت چشم‌های ما هم خیلی محدوده. برای مثال اگر دو نقطه‌ مجزا در فاصله‌ای نزدیک به شما قرار داشته باشن می‌تونیم اون‌ها رو از هم جدا تشخیص بدین اما اگر در یک فاصله‌ی دور باشن به صورت یک نقطه به نظر میان براتون. درنتیجه می‌بینیم که چشم انسان با اینکه یک عضو مهم در بدن ما به شمار میاد اما کاستی‌های بسیاری هم داره و دانشمندان تلاش زیادی می‌کنند تا بتونن اون‌ها رو رفع کنن.

حالا که با ساختار چشم آشنا شدیم و محدودیت‌های اون رو شناختیم، دیگه وقتشه که بریم سراغ بحث اصلی این اپیزود. همه‌ ما در مورد لنزهای چشمی اطلاعات داریم یا حداقل اسمش رو شنیدیم. این لیست‌ها با اهداف مختلفی استفاده میشن. بعضی افراد برای مصارف پزشکی و بعضی‌ها هم فقط برای زیبایی و تغییر رنگ چشم‌هاشون از لنز استفاده می‌کنن.

تو پرانتز بگم که اگر از لنز استفاده می‌کنید حتما با دکتر مشورت و همه‌ توصیه‌های پزشکی رو رعایت کنید. من خودم سال‌ها از لنزهای طبی استفاده می‌کردم اما با وجود رعایت همه‌ نکات بهداشتی باز هم مشکلاتی برای چشمام بوجود آورد.

لنزها مستقیما روی قرنیه چشم قرار می‌گیرند و با تغییر دادن مسیر تابش نور، باعث بهبود دید انسان میشن ولی در آینده‌ نزدیک باید منتظر نسل جدیدی از لنزهای چشمی باشیم که قابلیت‌های به مراتب بیشتر از نمونه‌های امروزی خواهند داشت. امکاناتی که شاید امروز فقط می‌تونیم اون‌ها رو تو فیلم‌هایی مثل ماموریت غیرممکن ببینیم.

لنزهای هوشمند از لحاظ ظاهر دقیقا شبیه به لنزهای معمولی هستند اما از لحاظ کاربرد تفاوت از زمینه تا آسمون. هرچند یکی از کاربردهای لنزهای هوشمند اصلاح عیوب چشم مثل نزدیک‌بینی یا دوربینی خواهد بود که همون کاربرد اصلی لنزهای طبیه اما خیلی کاربردهای متنوع دیگه هم می‌تونه داشته باشه که اگر چند دقیقه‌ دیگه منتظر بمونین، به اون‌ها هم می‌رسیم.

لنزهای هوشمند تماسی، مشابه لنزهای مورد استفاده‌ امروزی هستند که به راحتی میشه اون‌ها رو داخل چشم قرار داد. حتی ممکنه این لنزها داخل چشمی باشند که در این صورت نیاز به جراحی هست و با استفاده از اون‌ها میشه نظارت دقیق‌تری روی سلامت کاربر به ویژه بیماران داشت. برای ساخت این لنزها از هیدروژل‌ها «Hydrogels» استفاده می‌کنند که می‌تونه فشار فیزیکی ناشی از حرکت چشم رو تحمل کنه و باعث میشه اکسیژنی که برای چشم لازمه، به راحتی به برسه.

در مورد هیدروژل‌ها هم حتما پستی رو در صفحه‌ اینستاگرام پادکست می‌ذارم. تو اگه علاقه‌مند بودین در موردش بیشتر اطلاعات داشته باشیم. آدرس صفحه اینستاگرام رو هم در توضیحات همین اپیزود گذاشتم. برای اینکه این لنزها به راحتی روی چشم قرار بگیرن و اون رو اذیت نکنند، باید قطری در حدود چهارده میلیمتر و ضخامتی بین صد تا دویست میکرومتر داشته باشن.

حالا فرض کنید روی لنز که شبیه به یک دیسک خمیرهی کوچیکه، باید حسگرها و قطعات الکترونیکی برای مدیریت مصرف انرژی، کنترل عملکرد سنسورها، پردازنده، حافظه برای ذخیره داده‌ها و حتی سیستم‌های ارتباطی مثل بلوتوث برای ارتباط با سایر دستگاه‌ها، مثل گوشی‌های هوشمند هم قرار بگیره.

یکی از چالش‌های اصلی لنزهای هوشمند تامین انرژی لازم برای این لنزهاست. انتقال انرژی به یک قطعه‌ نازک که روی چشم قرار داره اصلا آسون نیست. باتری‌های معمولی بزرگ هستند و باید مجددا طراحی بشن. طوری که مواد شیمیایی مورد استفاده در اون‌ها در صورت نشتی مشکلی برای چشم و فردی که داره از لنز استفاده می‌کنه به وجود نیاره.

برای حل این مشکل یک روش پیشنهادی این بوده که از انتقال بی‌سیم برای تامین انرژی استفاده کنیم و از اونجایی که برای استفاده از این روش منبع تغذیه باید خیلی نزدیک باشه به لنز در حدود چند سانتی‌متر، استفاده از عینک‌های قابلیت ارسال انرژی رو دارن پیشنهاد شدن. روشی که باید تحقیقات بیشتری در موردش انجام بشه تا به بافت چشم آسیب نرسونه.

راه دیگه‌ای که به ذهن دانشمندان رسیده استفاده از سنسورهای انرژی خورشیدیه. در واقع تبدیل نور به توان الکتریکی. البته میزان فوتون‌های نوری که برای این کار اختصاص داده میشه خیلی مهمه. طوری که باعث نشه برای تامین انرژی دیدمون مختل باشه. حتی میشه از سنسورهای پیزو الکتریک برای تبدیل حرکت مکانیکی پلک چشم به انرژی الکتریکی استفاده کرد و یا استفاده از مواد شیمیایی موجود در اشک چشم می‌تونه راهکار دیگه‌ای باشه تا مشکل انرژی لنزهای هوشمند حل بشه.

چالش بعدی حسگرهایی هستند که تو ساخت لنزها ازشون استفاده می‌کنیم. این سنسورها که بیشتر تو کاربردهای پزشکی کارایی دارن، باید خیلی دقیق و در عین حال ارزون باشن. مخصوصا وقتی که لنزها به صورت یکبار مصرف طراحی میشن. این سنسورها باید طوری طراحی بشن که برای مدت طولانی و شاید تا چند سال بتونن کار کنن. برای همین محققان دارن روی حسگرهای زیستی در مقیاس نانو کار می‌کنن تا بتونن هزاران حسگر رو روی یک لنز قرار بدن و طول عمر اون رو بالاتر ببرن.

اگر دوست دارین کمی بیشتر در مورد مقیاس نانو بدونید، پیشنهاد می‌کنم اپیزود دوم آینده‌ نزدیک، یعنی نانوربات‌ها رو گوش کنید. در کنار این چالش‌های اصلی لازمه مطمئن باشیم این سنسورها با قابلیت اطمینان بالایی کار می‌کنن و کانال ارتباطی بین سنسورها و گوشی هوشمند امنیت لازم رو داشته باشه تا حریم شخصی افراد مورد سوء استفاده قرار نگیره و افراد سودجو نتونن به این اطلاعات دسترسی داشته باشن.

این واقعیت رو باید در نظر داشته باشیم که انسان‌ها همواره تلاش دارند تا راه‌هایی برای زندگی طولانی‌تر و سالم‌تر پیدا کنن. در نتیجه اینکه همه‌ تکنولوژی‌های آینده‌ای نزدیک به نحوی در راستای این هدف علم پزشکی گام بردارند اصلا جای تعجب ندارن.

یکی از کاربردهای اصلی لنزهای هوشمند هم کمک به پزشکیه. امروزه نزدیک به ۲۵۳ میلیون نفر در سراسر جهان با نوعی اختلال بینایی زندگی می‌کنن. در نتیجه لنزهای هوشمند می‌تونن بسیار مفید و موثر باشن تا بشه هر چه زودتر بیماری‌های چشمی را تشخیص داد. همچنین از این لنزها میشه به عنوان لنز طبی هم استفاده کرد تا عیوب شایع چشمی مثل نزدیک بینی و دوربینی مشکلی برای ما به وجود نیاره.

به علاوه این لنزها قراره بتونن بقیه‌ پارامترهای فیزیولوژیکی رو هم کنترل کنن. مثلا سطح گلوکز رو در اشک چشم بیماران دیابتی بسنجن یا حتی فشار داخل چشم را اندازه‌گیری کند تا به نوعی بتونن از وقوع اتفاقات بدتر پیشگیری کنن.

یکی دیگه از کاربردهای این لنزها که هم جنبه‌ فانتزی داره و هم نظامی، قابلیت عکسبرداریه. اگر شما هم مثل من به دنیای فیلم علاقه‌مند باشین، احتمالا سری فیلم‌های ماموریت غیرممکن دیدین که توی یکی از قسمت‌ها یکی از کاراکترهای فیلم با استفاده از لنزی که تو چشمش داشت و با پلک زدن شروع به عکسبرداری می‌کنه. لنزهای هوشمند می‌تونن این قابلیت رو داشته باشن که شما با پلک زدن از چیزی که دارن به اون نگاه می‌کنین عکس‌های با کیفیت بالا یا حتی فیلم بگیرین.

این مورد می‌تونه در زمینه‌های نظامی کاربرد زیادی داشته باشه. چون دیگه نیازی به حمل دوربین نیست و بدون جلب توجه زیاد میشه از هر محیطی عکسبرداری کرد.

یکی دیگه از کاربردهای نظامی لنزهای هوشمند ایجاد توانایی دید در شبه. همونطور که در اول اپیزود گفتم چشم انسان برای دید نیاز به نوری داره که از سطح اون جنس به چشم ما برسه. در محیط‌های تاریک به خصوص در شب قدرت دید ما کاهش پیدا می‌کنه اما لنزهای هوشمند می‌تونن مثل عینک‌های دید در شب عمل کنن و با فیلمبرداری حرارتی از محیط به کمک یک لایه اتم کربن به نام گرافن که طیف کاملی از نور از جمله اشعه ماورای بنفش رو جذب می‌کنه به سربازان کمک کنند تا دید کاملی در شب داشته‌ باشند.

نیروهای نظامی می‌تونن با استفاده از این لنزها و الگوریتم‌های هوش مصنوعی، افراد بر اساس چهره شناسایی کنند و سوابق کیفری اون‌ها رو ببینن. نیروهای پلیس می‌تونن به جای استفاده از دوربین‌هایی که در لباسشون قرار می‌گیره از این لنزها استفاده کنند تا ایمنی بالاتری براشون داشته باشه.

عینک‌های هوشمند محصولاتی هستند که امروزه زیاد از اون‌ها می‌شنویم. عینک‌هایی که قابلیت نمایش اطلاعات رو بر روی شیشه‌ خودشون دارن، قراره لنزهای هوشمند هم این قابلیت رو به ارث ببرند و اطلاعات مستقیما روی شبکیه چشم قرار بدن و تجربه‌ متفاوتی رو برای انسان به وجود بیارن. همچنین این لنزها به کاربر اجازه می‌دهند تا بتونه روی اشیای مختلف زوم و ریزترین اجسام رو به راحتی مشاهده کنه.

فرض کنید یک میکروسکوپ تو چشمتون کار گذاشتن. این مورد می‌تونه در علم پزشکی کاربرد داشته باشه و به جراحان کمک کنه تا عمل‌های بسیار حساس رو انجام بدن و یا حتی با استفاده از این لنزها و با کمک تشخیص چهره به علایم حیاتی هر بیمار و سوابق پزشکی اون‌ها دسترسی داشته باشن.

حتی این لنزها ممکنه قابلیت اتصال به دوربین‌های کنترلی که در خانه‌های هوشمند ازشون استفاده میشه رو داشته باشن تا شما بتونین از هر مکانی روی خونتون نظارت داشته باشین و شاید ده‌ها کاربرد دیگه که باید منتظر بمونیم تا این لنزها به صورت عمده عرضه بشن.

انتظار میره تا سال ۲۰۲۵ بازار جهانی لنزهای چشمی به چیزی حدود دو میلیارد دلار برسه. این رقم نشون میده که تحقیق و توسعه‌ لنزهای هوشمند از لحاظ اقتصادی چقدر می‌تونه سودآور باشه. در دهه‌های آینده انتظار میره که طیف وسیعی از لنزهای هوشمند برای کاربردهای پزشکی، نظامی و حتی عمومی وارد بازار بشه. هر چند تا اون زمان باید تلاش بشه تا محدودیت‌ها و چالش‌های پیش رو رفع بشه. به هر حال خیلی باید مراقب این عضو حیاتی بدنمون باشیم. چشم‌ها پنجره‌هایی هستند که به سمت قلب باز میشن.

چیزی که شنیدین پنجمین قسمت پادکست آینده‌ نزدیک بود. خوشحالم که تا اینجا با من همراه بودید. یه توضیح اضافه در انتهای این اپیزود بدم. عذرخواهی می‌کنم بابت اینکه هفته‌ پیش اپیزودی منتشر نشد. چون طبق روال عادی این اپیزود باید هفته‌ پیش در اختیارتون قرار می‌گرفت. قبل از انتشار این اپیزود، پادکست آینده‌ای نزدیک هر دو هفته یکبار منتشر می‌شد اما حالا برای اینکه موضوعات جذاب‌تری رو بتونم معرفی کنم و کار با کیفیت‌تری رو ارائه بدم تصمیم گرفتم که هر سه هفته یکبار اپیزود جدید رو منتشر کنم.

پادکست آینده‌ نزدیک با حمایت‌های شما پابرجا می‌مونه و بزرگترین حمایت شما هم مثل همیشه معرفی آینده‌ نزدیک به کسانیه که فکر می‌کنیم به شنیدن داستان‌هایی در مورد تکنولوژی‌های آینده علاقه‌مندن.

آدرس شبکه‌های اجتماعی آینده‌ نزدیک رو هم می‌تونید تو توضیحات همین اپیزود مشاهده کنید. حتما به صفحه اینستاگرام سر بزنید و نظرات انتقادات و پیشنهادات خودتون رو برامون ارسال کنید که هم باعث دلگرمی بیشتر من میشه و هم نقاط ضعف و قوت خودم رو بهتر می‌سازم.

من بابک معمار هستم و آخر هفته‌ فوق‌العاده‌ای رو براتون آرزو می‌کنم از پادکست آینده‌ نزدیک.

بقیه قسمت‌های پادکست آینده نزدیک را می‌تونید از طریق CastBox هم گوش بدید: