Cámaras que funcionan como nuestros ojos podrían dar impulso a los astrónomos

Las cámaras que imitan la vista humana podrían tener ventajas clave para los astrónomos, lo que les permite capturar objetos extremadamente brillantes y tenues en la misma imagen y rastrear objetos de movimiento rápido sin desenfoque de movimiento.

Las cámaras digitales tradicionales operan muestreando una cuadrícula de píxeles muchas veces por segundo, grabando datos de cada píxel cada vez. Las cámaras neuromórficas, también conocidas como cámaras de eventos, funcionan de manera muy diferente. Cada píxel solo se muestra si el brillo en ese lugar ha cambiado; Si un punto en el sensor ve el mismo brillo que en la lectura anterior, entonces no se almacenan nuevos datos. Esto es similar a la forma en que el ojo humano recopila información sensorial.

Este enfoque tiene varios beneficios: almacena menos datos para el mismo video porque solo se registran los píxeles cambiantes y puede funcionar a velocidades de cuadro mucho más altas. Además de esto, pueden capturar objetos extremadamente tenues incluso si están al lado de objetos muy brillantes que saturarían los marcos tomados en una cámara tradicional, porque los píxeles detectan fotones en una escala logarítmica en lugar de una lineal.

Para explorar el potencial de esta tecnología para la astronomía, Chetan Singh Thakur En el Instituto Indio de Ciencias, Bangalore, y sus colegas instalaron una cámara neuromórfica en un telescopio de 1.3 metros de espejo y un telescopio de 20 centímetros en el Instituto de Investigación Aryabhatta de Ciencias Observacionales en Uttarakhand, India.

Pudieron capturar claramente meteoritos que pasan entre la tierra y la luna, así como una imagen del sistema binario Siriusque consiste en Sirius A, la estrella más brillante del cielo nocturno, y Sirius B.

Sirius A es aproximadamente 10,000 veces más brillante que Sirius B, lo que significa que nunca podrían ser capturados claramente en una sola imagen con sensores tradicionales, dice Mark Norris en la Universidad de Central Lancashire, Reino Unido, que no estuvo involucrado en el trabajo.

Las cámaras neuromórficas también son extremadamente buenas para detectar objetos de movimiento rápido debido a su mayor frecuencia de cuadros, dice Singh Thakur. “Realmente puedes ir a alta velocidad, como unos pocos kilohertz, y la ventaja es que si algo se mueve muy rápido, podrás capturarlo. La cámara normal solo te daría un desenfoque de movimiento”.

Los telescopios a menudo tienen múltiples sensores que se pueden cambiar y salir según sea necesario, dice Norris. Las cámaras neuromórficas podrían ser otra herramienta en el arsenal de los astrónomos para situaciones en las que desea ver un objeto muy brillante y un objeto muy débil al mismo tiempo, o para ver objetos de rápido movimiento como el descubierto recientemente objeto interestelar 3i/atlasque está corriendo a través de nuestro sistema solar.

El seguimiento de los objetos de movimiento rápido generalmente requiere que el telescopio lo siga, lo que desdibuja el fondo y hace que las ubicaciones precisas sean difíciles de calcular, o dejando que el objeto rastree a través del campo de visión del telescopio con el tiempo, lo que difumina el objeto en sí. Pero una cámara neuromórfica podría rastrear con precisión el movimiento de un objeto en puntos precisos y también retener el fondo para permitir que su ubicación se resuelva.

“¿Quiero saber lo brillante que es con precisión? ¿O quiero saber dónde está? Es como la cosa mecánica cuántica: no puedes saber ambos al mismo tiempo”, dice Norris. “Bueno, esto, potencialmente, es cómo podríamos saber ambos al mismo tiempo”.

Pero si bien las cámaras neuromórficas ofrecen algunas ventajas únicas, es probable que no se usen para cada aplicación. Su resolución tiende a ser inferior a los dispositivos acoplados a carga (CCD), un tipo de sensor comúnmente utilizado en cámaras digitales y capturan fotones con hasta un 78 por ciento de eficiencia, en comparación con el 95 por ciento para los CCD. Esto significa que los sensores tradicionales tienen más probabilidades de capturar un objeto extremadamente tenue en los límites de la detección.