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受象鼻鱼启发 科学家研发在黑暗环境中获得物体“电子图像”的相机

由于象鼻鱼属于夜行性鱼类,因此在寻找猎物和避开水下障碍物时,它的眼睛没有多大帮助。

早在2016年,德国波恩大学的一位科学家就发现非洲象鼻鱼可以在电感官和视觉感官系统之间切换。现在,由同一位科学家领导的团队开发了一种模仿这种鱼类电感官“视觉”感的相机。

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由于象鼻鱼属于夜行性鱼类,因此在寻找猎物和避开水下障碍物时,它的眼睛没有多大帮助。相反,动物在位于其尾部的器官中产生电脉冲。每秒发射80次,这些信号穿过相邻的水域,然后由鱼类的下颌的感受器官获取。通过分析周围环境修改信号的方式,鱼能够感知形状、估计距离,甚至区分生物和无生命物体。

在Gerhard von der Emde教授的带领下,波恩大学团队发现实际上有两种类型的电感受器参与该过程 - 其中一种仅测量信号的强度,而另一种测量其波形。通过分析两者的比例,鱼能够识别蚊子幼虫等。

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基于这一发现,科学家们创造了一个原型短程相机,利用类似的设置在黑暗环境中获得物体的“电子图像”。该装置产生围绕其自身的弱电场,同时还在其表面上使用电极阵列来测量电信号的强度和波形如何被环境修改。

通过这种方式,相机能够对诸如鱼、植物和木材等自然物体以及包括由塑料和铝制成的球体和杆的人造物品进行成像。此外,通过分析对象“电气轮廓”的变化,设备可以判断物品是否在移动。一旦该技术得到进一步发展,它最终可用于使无人机或机器人等能够在浑浊水域“看到”或在医学或生物科学领域的应用。

最近发表在《Bioinspiration and Biomimetics》期刊上的一篇关于这项研究的论文。

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