Терагерцевое излучение позволяет читать закрытые книги
Новое окно в будущее открывают исследователи институтов MIT и Georgia Tech. Их разработка поможет с помощью терагерцевого излучения читать закрытые книги. Первому прототипу устройства удалось распознать буквы на девяти верхних листах в стопке.
Желание прочитать текст, не открывая книгу, свойственно не только шпионам, но и учёным, исследующим, к примеру, античные находки. Ведь иногда даже банальное открытие древней книги может безвозвратно разрушить бесценный артефакт.
Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Технологического института Джорджии (Georgia Tech) представили прототип системы, которая уже сейчас позволяет читать закрытые книги.
Новое устройство использует терагерцевый диапазон электромагнитного излучения, который располагается между микроволнами и инфракрасным светом. Такие волны широко применяются в системах безопасности, так как разные химические вещества поглощают излучение разной частоты, что даёт возможность распознавать их по характерным "подписям" в спектре. В частности с помощью терагерцевого излучения можно отличать страницу с написанными чернилами символами от пустой.
Ещё одной особенностью этих волн является то, что их можно выпускать "очень короткими очередями" и по времени от начала импульса до возвращения сигнала на датчик определять расстояние до исследуемого слоя.
Между страницами закрытой книги остаются тончайшие воздушные полости толщиной всего в 20 микрометров. Из-за разных индексов преломления лучей в бумаге и воздухе терагерцевые волны отражаются от поверхности страницы и возвращаются обратно на детектор. Новый прибор анализирует время между отправлением и возвращением сигнала и определяет, от какой по счёту страницы он отразился.
Серьёзной проблемой на пути разработчиков стал тот факт, что часть волн не поглощается материалом и не отражается точно на датчик, а начинает метаться между страницами подобно шару в пинболе. Это явление создаёт фоновый шум, который мешает распознать изображение.
Но новый алгоритм определяет дистанцию между страницами и проверяет, соответствует ли этим расчётам расстояние, пройденное каждым принятым сигналом. Это позволяет отсеять помехи и повысить точность анализа.
Система считывания текста была полностью разработана специалистами MIT, но для чтения книг необходим ещё и алгоритм интерпретации, поскольку многие символы в результате оказываются неполными или искажёнными. Здесь все лавры достаются специалистам Georgia Tech.
"Это в некоторой степени страшно, — рассказывает один из авторов работы Бармак Хешмат (Barmak Heshmat). – Многие веб-сайты имеют систему, отличающую человека от робота, по тому, как он считывает искажённые символы, и наш алгоритм способен обойти большинство таких систем безопасности".
В ходе испытаний устройство эффективно распознавало отдельные символы, написанные на девяти листах бумаги, уложенных в стопку. Система может определять расстояние на глубину до 20 страниц, но при отражении сигнала уже от десятой страницы её энергии не хватает, чтобы отличить подписи чернил от подписей бумаги.
"Большой интерес к подобным технологиям показал музей Метрополитен в Нью-Йорке, потому что его сотрудники хотели бы заглянуть в несколько старинных книг, к которым они боятся прикоснуться", – говорит Хешмат.
А пока археологи и историки пытаюсь извлечь максимум знаний благодаря инновационной технологии, редакция "Вести.Наука" думает о будущем. Ведь если улучшить проникающую способность устройства, сделать его миниатюрным, поместить датчики на руку и соединить данную технологию с методикой внедрения воспоминаний в мозг (к слову, уже опробованной), то сбудется мечта многих фантастов! Человечество сможет читать книги, лежащие на столе, просто приложив к ним ладонь.
Подробнее с результатами нынешнего исследования можно ознакомиться в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.