يعني استمرار التقدم العلمي أن الكاميرات ستزداد صغراً مع مرور الوقت. لكن لا تقتصر مزايا أحدث نسخة منها على صغر حجمها الذي لا يتجاوز حبة الملح، بل إنها تستطيع أيضاً أن تلتقط صوراً بجودة أفضل بكثير من مجموعة أخرى من الكاميرات فائقة الصغر.
تستعمل هذه الكاميرا تكنولوجيا السطح الخارق Metasurface المغطاة بـ 1.6 مليون عمود أسطواني، وتستطيع التقاط صورٍ بألوان كاملة وبجودة عالية تضاهي تلك التي تلتقطها العدسات التقليدية وتكون أكبر من هذه الكاميرا بنصف مليون مرة.
على صعيد آخر، قد تصبح هذه الأداة الضئيلة مفيدة في مجموعة واسعة من السيناريوات، بدءاً من مساعدة الروبوتات الناعمة والمصغّرة على استكشاف العالم، وصولاً إلى منح الخبراء فكرة واضحة عما يحصل في عمق جسم الإنسان.
يقول عالِم الكمبيوتر إيثان تسنغ من جامعة "برنستون" في نيوجيرسي: "كان تصميم هذه الهياكل المجهرية كي تقوم بما نريده أمراً صعباً. لالتقاط صور ذات لون حقيقي (RGB) ومجال رؤية كبير، لم نكن نجيد سابقاً تصميم ملايين الهياكل النانوية إلى جانب خوارزميات دقيقة بعد مرحلة معالجة الصور".
تتّسم الكاميرا الجديدة بخصائص مميزة، منها طريقة جمع المعدات مع المعالجة المحوسبة لتحسين الصور التي تلتقطها: تستعمل خوارزميات معالجة الإشارات تقنيات التعلّم الآلي لتخفيف طابع الصور المبهم واختلالات أخرى تحملها الكاميرات التي تكون بهذا الحجم. كذلك، تجيد الكاميرا استخدام هذا البرنامج لتحسين مجال رؤيتها.
في الوقت نفسه، قد تُستعمَل تلك الخوارزميات لتحقيق أهداف تتجاوز تحسين جودة الصور، إذ يمكن استخدامها لرصد أغراض معينة تبحث عنها الكاميرا تلقائياً، منها إشارات على المرض في جسم الإنسان.
تُضاف تلك المعالجة إلى هيكل السطح الخارق الذي يستبدل الزجاج المنحني أو العدسات البلاستيكية بمادة يقتصر عرضها على نصف ميليمتر. صُمّم كل واحد من الأعمدة الأسطوانية بطريقة فردية كي يلتقط المشهد أمام الكاميرا بأفضل طريقة، ويضمن النموذج المحوسب تركيبة مثالية للصور.
يقول مستشار التصوير المحوسب، جوزيف ميت، من شركة "ميت أوبتيك" (لم يشارك في البحث الجديد): "يُعتبر هذا البحث مهماً لأنه يُكَمّل المهمة الشاقة التي تقضي بتصميم معايير المعالجة وخصائص السطح الخارق من حيث الحجم والشكل والموقع بعد رصد الأغراض المستهدفة لبلوغ أداء التصوير المنشود".
يشبه نيتريد السيليكون الذي يتكوّن منه السطح الخارق الزجاج، وهو عبارة عن عنصر يتماشى مع عمليات تصنيع الإلكترونيات التقليدية، ما يعني أن زيادة إنتاج هذه الكاميرات فائقة الصغر عبر عمليات ومعدات مستعملة راهناً يُفترض ألا تكون مهمة شاقة.
لا يزال الطريق طويلاً قبل نقل هذه التجربة من المختبر إلى خطوط الإنتاج التجاري، لكن تبدو المؤشرات واعدة في هذا المجال. بعد تجاوز هذه المرحلة، سنحصل على كاميرات فائقة الصغر وقادرة على التقاط صور واضحة أيضاً.
ثمة استعمالات محتملة أخرى لهذه الكاميرات، إذ يمكن استخدامها كغطاء لتحويل أسطح كاملة إلى كاميرات، ما يلغي الحاجة إلى وضع كاميرا تقليدية فوق شاشة الكمبيوتر المحمول أو في الجهة الخلفية من الهاتف الذكي.
أخيراً، يقول عالِم الكمبيوتر فيليكس هايد من جامعة "برنستون": "يمكننا أن نُحوّل الأسطح الفردية إلى كاميرات عالية الدقة، ما يعني ألا نحتاج إلى ثلاث كاميرات في الجهة الخلفية من الهاتف لأن هذه الجهة كلها ستصبح عبارة عن كاميرا عملاقة. نتيجةً لذلك، يمكننا أن نفكّر بطرقٍ مختلفة بالكامل لتصميم الأجهزة مستقبلاً".
نُشرت نتائج البحث في مجلة "تواصل الطبيعة".
