¿Humanos con visión de 360 ​​grados a través de IR, visible, UV y rayos X?

Las tecnologías portátiles e implantables están difuminando cada vez más la línea entre la realidad natural y la aumentada. Actualmente, nuestros sistemas de visión asistidos por computadora disponibles comercialmente para ciegos apenas son capaces de proporcionar una representación borrosa en blanco y negro de baja resolución a un costo relativamente alto (~ $ 250k). Sin embargo, el progreso en el campo comienza a parecer cada vez más exponencial, lo que me trae a la mente preguntas sobre el uso potencial de los sistemas de visión para humanos sanos.

La visión humana sin ayuda está limitada a unos 120 grados por ojo, la mayor parte periférica, con solo 6 grados estrechos de visión de alta resolución (la mácula). Tal vez podríamos usar una serie de cámaras (colocadas en un casco o una banda, digamos), conectarlas a un procesador de computadora especialmente diseñado y luego introducirlas en un implante cerebral que proporcionaría una fuente de información a nuestro sistema visual. centros.

¿Es posible crear un sistema de visión artificial con capacidades de profundidad de campo de alta resolución, zoom de 10-100x en el pensamiento (la máquina hará zoom como usted cree que desea hacer zoom), combinando varios modos de percepción (visual pasivo, EM, IR, UV y, por qué no, rayos X activos) y abarcando los 360 grados completos, algo que un sistema hombre-máquina podría enviar a los centros visuales y tener una experiencia de usuario consciente.

Tenga en cuenta que juzgaré las respuestas sobre si se aborda la viabilidad de dicho dispositivo, así como los dos criterios a continuación:

Usabilidad : ¿Sería capaz un ser humano de entrenarse a sí mismo para experimentar esto, o tendríamos que atarlos a los recién nacidos o diseñarnos genéticamente para ello?

Utilidad : ¿Sería útil algo como esto para alguien además de los guardias y los ornitólogos?

¿Estoy pensando lo que estás pensando? una proyección holográfica jajaja, siéntete libre de reorientar las imágenes en 3D como quieras! 😃
¿Qué quiere decir con 'EM' en la lista de bandas de radiación? Estoy confundido porque todas las demás bandas enumeradas son radiación electromagnética, por lo que el 'EM' adicional parece redundante.
@Green debería haber sido más específico. Me refiero a la capacidad de percibir campos magnéticos.

Respuestas (5)

El simple hecho del asunto es que el cerebro humano simplemente no está evolucionado para manejar esa gran cantidad de datos.

Sin asistencia de procesamiento, sería necesario que el usuario pasara por varios modos de entrada para obtener el máximo beneficio de los sensores. Requeriría bastante entrenamiento para obtener el máximo beneficio de dicho sistema.

Sin embargo, esa no es la única manera de implementar este sistema. En lugar de enviar la entrada a la corteza visual, los datos podrían procesarse en el hardware y el implante neural podría enviar los resultados más profundamente al cerebro, de modo que cuando se conecte, el cerebro percibirá esto como datos de un conjunto adicional perfectamente normal. de los órganos sensoriales, y no requeriría que el cerebro mismo procesara o interpretara la entrada, solo para basar las decisiones en ella.

Es difícil de imaginar, pero este estilo de entrada se superpondría a nuestro campo de visión como ojos adicionales; podríamos cerrar un ojo (natural) o el otro, o el artificial. Además, el campo de visión de los ojos artificiales sería de 360° y mucho más detallado, y no parecería extraño que así fuera.

Sin embargo, si se quitara el hardware de procesamiento, no sería simplemente como perder un ojo (en cuyo caso no vería nada en esa parte de su campo de visión, es decir, oscuridad), sino como perder incluso la parte del ojo. cerebro que procesaba los datos de ese ojo, por lo que recordaría tener un campo de visión más grande, pero simplemente ya no estaría allí, ni siquiera en la oscuridad. Considere que los bordes de la visión natural de un ser humano no son negros desde la parte posterior de la cabeza hasta el otro lado, simplemente no está allí en absoluto.

Sin embargo, un sistema como este sería considerablemente más avanzado que una simple alimentación a la corteza visual, y probablemente llevaría más de cien años adicionales de I+D para perfeccionarlo.

El cerebro tiene un propósito muy general, es bueno para dar sentido a cualquier dato.

El espectro limitado de luz óptica que nuestras mentes y ojos han desarrollado para "ver" e interpretar ya incluye mucha información que ignoramos. Por ejemplo, aunque tengamos "120 grados por ojo", la mayor parte no está enfocada, es decir, nuestra mente ya está podando información para evitar una sobrecarga de información.

Actualmente, un espectro completo de radiación electromagnética puede ingresar al ojo, pero nuestra mente solo interpreta el estrecho espectro óptico para evitar una sobrecarga de información aún más abrumadora.

El escenario que describe parecería perfectamente factible si estamos dispuestos a sacrificar mucha de la nueva información (y parte de la información existente) presente en la luz para evitar una sobrecarga de información.

Otra pregunta que debe hacerse es cómo representaría esta nueva información. No puede usar nuestro sentido de color actual, ya que eso significaría "sobrescribir" la información óptica existente. Este es un aspecto muy problemático de su escenario.

Me imagino que no podrías ver más colores de los que ya ves, pero con esta tecnología podrías cambiar las longitudes de onda que percibes. Entonces, el infrarrojo puede convertirse en el nuevo rojo, pero luego el rojo puede volverse amarillo, y así sucesivamente. La pregunta interesante es si esto sería útil o nauseabundo.
@DaaaahWhoosh Sí, podríamos comprimir nuestro rango óptico actual en, digamos, los rojos; poner luz ultravioleta en los amarillos, rayos X en los verdes, etc..., pero esto implicaría una pérdida sustancial de información en todas las frecuencias. Si una abeja asesina mortal se pareciera a una abeja melífera porque toda su información de color era la misma, entonces podríamos despegarnos fácilmente.
Oh, no, estaba proponiendo que el rango visible de la luz pudiera cambiarse a voluntad, en lugar de expandirse a todo el espectro a la vez. De esa manera, la única información que pierdes está en los bordes. Pero de cualquier manera, se perderá información importante.
@DaaaahWhoosh Si entiendo, sí, eso funcionaría, pero ya tenemos este tipo de tecnología. Los astrónomos crean imágenes en falso color de estrellas y galaxias, por ejemplo, en el espectro de rayos X. Mi lectura del OP fue de 360 ​​grados en todas las frecuencias e/m simultáneamente.
Sí, supongo que eso es lo que estaban preguntando. Solo estaba proponiendo una solución que podría resolver algunos de los problemas que mencionaste en tu respuesta, pero tienes razón, no es exactamente lo que pidieron.

Se han investigado sentidos adicionales o alternativos durante bastante tiempo. El método principal de entrada es "secuestrar" un sentido existente para pasar datos de los sensores al cerebro. Se necesita capacitación y exposición para que los datos se procesen de manera útil.

Después de usar un cinturón con 13 unidades vibratorias de teléfono espaciadas alrededor de su cintura, con la más cercana al norte vibrando constantemente , Udo Wachter afirma:

De repente me di cuenta de que mi percepción había cambiado. Tenía una especie de mapa interno de la ciudad en mi cabeza. Siempre podía encontrar el camino a casa. Eventualmente, sentí que no podía perderme, incluso en un lugar completamente nuevo.

A mediados del siglo XX, el investigador austriaco Ivo Kohler le dio a la gente unas gafas que cambiaban la imagen visual.

Después de varias semanas, los sujetos se adaptaron: su visión aún estaba alterada, pero sus cerebros estaban procesando las imágenes para que parecieran normales. De hecho, cuando la gente se quitaba las gafas al final de la prueba, todo parecía moverse y distorsionarse en sentido contrario.

Se ha utilizado una boquilla con electrodos para pasar datos visuales rudimentarios, así como datos del acelerómetro para compensar los mareos causados ​​por una infección del oído interno.

Los pilotos pueden utilizar un SOES (Sistema de mejora de la orientación espacial) para que sientan la orientación del avión en lugar de confiar en señales visuales potencialmente deficientes.

Una desventaja potencial de esto es que literalmente está entrenando (reconectando) su cerebro para aceptar estas entradas alteradas. Udo Wachter dijo que se sintió perdido después de dejar de usar el cinturón. Compró una unidad de GPS y la miraba obsesivamente.

Las encarnaciones actuales de prótesis sensoriales son voluminosas y de baja resolución, en gran medida poco prácticas. Lo que buscan los investigadores que trabajan en esta tecnología es algo transparente, algo que los usuarios puedan (con seguridad) olvidar que llevan puesto. Pero la tecnología de sensores no es el principal problema. El truco será finalmente comprender más acerca de cómo el cerebro procesa la información, incluso mientras ve el mundo con muchos ojos diferentes.

Artículo por cable: Sentimientos encontrados (abril de 2007)

Como ejemplo separado, ya poseo un rango de visión extendido mientras conduzco mi automóvil. Mis espejos me permiten ver mi entorno moviendo mínimamente la cabeza y la mirada. No tengo un enfoque constante en todo, pero cambiando cuidadosamente mi enfoque, puedo mantener una imagen muy detallada del tráfico alrededor de mi automóvil sin tener que girarme para mirar a mi lado y detrás de mí.

usabilidad

Editar: después de leer un poco más sobre cómo el cerebro desarrolla su corteza visual durante la infancia y la niñez, darle esta habilidad a un adulto simplemente no funcionará. Demasiado acerca de cómo los humanos ven se vuelve cableado a una edad temprana. Tal vez este dispositivo podría permitir que un adulto tenga una idea intuitiva de IR, UV, etc., que probablemente no pueda ver en esas bandas.

Original: Dada la capacidad del cerebro humano para aprender y adaptarse a casi cualquier edad, desarrollar un dispositivo como este y vincularlo a un implante cerebral es una estrategia factible, aunque cuanto más joven, mejor. Ya tenemos personas que aprenden a usar estructuras complicadas como el brazo humano a través de fisioterapia después de una lesión traumática. La gente vuelve a aprender a caminar. El cerebro y el sistema nervioso se pueden entrenar para bastantes cosas. Cierto, la neuroplasticidad cambia con la edad y probablemente haya una edad más allá de la cual sea muy difícil o imposible aprender a ver en una capacidad de alcance tan amplio.

Utilidad

Ser capaz de ver más allá de lo visible en el IR cercano a través del UV cercano tendría enormes implicaciones para prácticamente todas las profesiones. Los geólogos pudieron diferenciar más rápidamente los tipos de rocas en función de los espectros reflectantes. Las madres pueden saber si han aplicado correctamente el protector solar a sus hijos mirándolos en UV. Los entrenadores deportivos pueden saber si sus jugadores se están sobrecalentando mirándolos en IR.

Más zoom siempre es bueno y la lista de áreas donde los niveles de zoom más altos beneficiarían a alguien está más allá de la lista. Cualquiera que haya entrecerrado los ojos para ver un poco más lejos apreciaría esta capacidad.

Factibilidad

Probablemente no desee usar nada más que la luz ultravioleta, ya que cualquier cosa en el rango ultravioleta más corto y más allá es relativamente nuevo y suceden cosas malas cuando los humanos están expuestos a ese tipo de radiación. Piense, quemaduras por radiación, envenenamiento por radiación, cáncer, la lista sigue y sigue.

Además, la apertura requerida para ver en una parte diferente del espectro EM varía directamente según el tamaño de la onda que desea observar. Tenga en cuenta que los radiotelescopios son platos gigantes, completamente diferentes a los telescopios visibles. Necesita un equipo muy especializado para ver en las bandas de rayos X. Restringir el aparato a IR, visible y cerca de UV debería ser suficiente.

Hacer zoom por un factor de 100x requerirá sacrificar la resolución (logrado con un zoom digital ) o llevar una configuración óptica voluminosa en la frente. Además, el zoom de 100x en una SLR es relativamente nuevo . Las cámaras con zoom óptico de 50x están disponibles a partir de este escrito. Las leyes de la física son brutales con respecto al tamaño de la lente y el tamaño de la apertura para lograr un nivel de resolución/zoom dado.

Ver campos magnéticos simplemente no es factible ya que la única forma de ver un campo es poner algo en ese campo.

¿Es posible crear un sistema de visión artificial con capacidades de profundidad de campo de alta resolución, zoom de 10-100x en el pensamiento (la máquina hará zoom como usted cree que desea hacer zoom), combinando varios modos de percepción (visual pasivo, EM, IR, UV y, por qué no, rayos X activos) y abarcando los 360 grados completos, algo que un sistema hombre-máquina podría enviar a los centros visuales y tener una experiencia de usuario consciente.

No

Longitud de onda

Para que los fotones sean detectados, deben ser absorbidos. Además, deben ser capaces de desencadenar una reacción química o una cascada de electrones detectables por instrumentación biológica o de semiconductores.

Demasiado largo

Un problema con los fotones de longitud de onda larga es que solo pueden ser absorbidos por objetos cuyas dimensiones mínimas se aproximen a las dimensiones de esa longitud de onda. Dicho de otro modo, para detectar 1 C metro radio de longitud de onda, necesita una antena aproximadamente 1 C metro en tamaño.

Esta restricción de tamaño impone severas limitaciones a la resolución posible con muchas longitudes de onda de radio. Las dimensiones de un ojo humano podrían ser capaces de detectar 1 píxel de información para esta longitud de onda y no podrían detectar ondas de radio más largas que esta.

Demasiado corto

Parecería entonces que deberíamos ser capaces de obtener imágenes de muy alta resolución a partir de fotones de longitud de onda muy corta y, en teoría, esto es cierto. Sin embargo, los fotones de longitud de onda muy corta poseen niveles de energía muy altos. Esto los hace difíciles de enfocar (por reflexión o refracción) y se vuelve casi imposible en longitudes de onda muy cortas.

Lo que es peor, los fotones deben absorberse por completo o no pueden absorberse en absoluto. Lo que esto significa es que los electrones en los átomos de nuestros ojos simplemente no pueden absorber tanta energía y el fotón pasa justo por ellos. Estos de muy corta frecuencia ( γ rayos) reaccionan mayoritariamente o sólo con el núcleo del átomo. Cuando lo hacen, tienden a entregar suficiente energía para cambiar la composición o estructura del núcleo y romperlo.

En términos sencillos, provocan la fisión del núcleo. Si el núcleo es más masivo que el hierro (masa atómica de 56), el evento de fisión libera aún más energía.

Independientemente de si el γ La absorción de rayos es endotérmica o exotérmica, hace que su material transmute todos los elementos cercanos en otros elementos.

Esto podría ser un problema para usted cuando sucede en su cráneo.

Otros asuntos

Algo de lo que propones es difícil o imposible de lograr por otras razones.

Estos incluyen:
1) La cantidad de información que un instrumento físico determinado puede obtener al observarlo de forma remota está limitada en función, en parte, de las dimensiones físicas del instrumento. El procesamiento electrónico y otras técnicas frecuentemente mal utilizadas en la televisión (como CSI), NO pueden agregar ninguna información a lo que realmente se recopiló. Entonces, un zoom de 100x simplemente no sería posible en algunas longitudes de onda.
2) Cuando un organismo biológico desarrolla una habilidad, a menudo paga una penalización, incluso si esa penalización se limita a adaptar células que solían hacer un trabajo para hacer otro. Los ojos humanos están limitados a las frecuencias que pueden ver porque en la Tierra, estas frecuencias brindan a los humanos la mejor información sensorial. Los organismos biológicos pagan una multa demasiado alta por los beneficios obtenidos cuando se detectan otras frecuencias.Esto cuesta mucho

Podemos eludir la penalización de costos para los organismos biológicos (como usted dice) desarrollando tecnologías de implantes para compensar las deficiencias de nuestros sistemas actuales. Supongo que esto es cierto.

También apuesto a que no veríamos mucho beneficio al detectar otras frecuencias para la gran mayoría de las personas.

Me refería específicamente a medios artificiales de capturar dicha información, no biológicos. A menos que haya leído mal su respuesta, parece estar obsesionado con las capacidades biológicas. Tampoco menciono nunca la radio o los rayos gamma.
En realidad, la antena dipolo de RF "ideal" (que es una antena de base común a partir de la cual se pueden construir otros tipos de antenas) tiene una longitud de poco menos de 1/2 longitud de onda. Una regla general comúnmente citada es 0,48 veces la longitud de onda, dividida en dos partes iguales, pero esto varía según las características específicas de la ubicación. ¿Quizás esto es lo que quisiste decir con "aproximadamente"?
@MichaelKjorling sí. Ha pasado mucho tiempo desde que supe el número exacto. Sabía que escalaba aproximadamente con la longitud de onda pero no era 1 x λ
@SerbanTanasa, sé que estabas preguntando principalmente sobre medios artificiales y me doy cuenta de que mi respuesta se centra principalmente en los aspectos biológicos. En parte culpo a publicar tarde en la noche cuando estoy cansado y no atar mis pensamientos juntos. Básicamente, hay una razón por la que los organismos usan las frecuencias que usan y esas razones (en la mayoría de los casos) también se aplican a los medios artificiales. En su mayoría, hay mucha menos radiación EM por encima de la UV óptica y suave. Los requisitos del sensor para la radio de onda larga son demasiado elevados (se necesitan sensores grandes).
El IR y la radio de onda corta tienen agujeros de absorción Y hay mucha menos iluminación solar en esas frecuencias. La iluminación máxima del Sol en la Tierra está en las frecuencias ópticas.