La gamba mantis es un animal realmente curioso, por un gran número de razones. Se trata de un crustáceo de colores vivos, típico de los arrecifes de coral australianos. Aparte de su apariencia, también llama la atención por la fuerza de sus puñetazos, que tumbarían al mismísimo Muhammad Ali. Con ellos puede alcanzar velocidades de 100 km/h, similares a las de una bala del calibre 22, y con sus garras es capaz de romper hasta los cristales más recios. Además no es especialmente cariñoso con las visitas, de ahí que sea conocido por los buzos como el “rajador de pulgares”.
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Pero si hay algo de este animal que de verdad fascina a los científicos, se trata de sus ojos. Al contrario que los humanos, que solo tenemos tres tipos de conos-células encargadas de la percepción del color-, la gamba mantis tiene dieciséis diferentes, lo que le permite ver una gama de tonalidades que nosotros no podemos ni imaginar. Además, es muy sensible a la polarización de la luz y tiene un rango dinámico muy alto. Esto último quiere decir que puede captar elementos muy oscuros y muy brillantes simultáneamente. Sin duda se trata de una cualidad muy útil cuando vives en el océano, pero también tiene grandes aplicaciones para los seres humanos. Por eso, muchos investigadores llevan años estudiando el sistema visual de este animal y aplicando lo que aprenden a diferentes ámbitos de la ciencia. Entre estos, se encuentra un equipo de científicos de la Universidad de Illinois, que recientemente ha decidido inspirarse en los ojos de la gamba mantis para fabricar cámaras para coches autónomos. Su trabajo acaba de ser publicado en la revista Optica, con unos resultados muy positivos.
Mejores cámaras para evitar accidentes
Por definición, los coches autónomos son capaces de percibir el medio que les rodea y actuar en consecuencia. Sin duda es así, pero a veces pueden cometer fallos, que les llevan a sufrir accidentes. Este es el caso de un atestado reciente en el que uno de estos vehículos chocó contra un semicamión por no poder distinguirlo del color del cielo, como ha explicado el autor principal del estudio, Viktor Gruev, en una nota de prensa.
Además, actos muy frecuentes como pasar de un túnel oscuro a la brillante claridad de la luz del Sol pueden suponer un problema para el que las cámaras de este tipo de coches no están preparadas. Por eso, estos científicos, han decidido basarse en el sistema visual de la gamba mantis para obtener aparatos con un rango dinámico mayor.
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A grandes rasgos, para generar imágenes es necesario que la luz se transforme en señales eléctricas. En las cámaras habituales las señales eléctricas son proporcionalmente lineales a la luz que incidió sobre ellas. Sin embargo, la gamba realiza esta transformación obedeciendo a una función logarítmica. Por lo tanto, este era el objetivo a conseguir, pero para ello era necesario prestar atención al ojo del animal.
Igual que ocurre con otros artrópodos, la gamba mantis tiene ojos compuestos, formados por unas unidades llamadas ommatidias. A su vez, cada una de estas ommatidias contiene en su interior un conjunto de células fotorreceptoras, llamadas células R. En el caso de la gamba, en el interior de estas células hay unas estructuras, denominadas microvilli, que actúan como filtros, aumentando su sensibilidad a la polarización de la luz.
ISO, apertura y exposición. ¿Cómo funciona una cámara?
Para la fabricación de cámaras, esto puede imitarse colocando una serie de nanocables sobre el chip de imagen, que actúan igualmente como filtros. El resultado es un claro aumento del rango dinámico, muy útil en dispositivos de captura de imagen.
La cámara ya ha sido probada en laboratorio, pero también en carretera, donde ha diferenciado con mucha facilidad varios obstáculos con diferentes niveles de iluminación. Su rango dinámico es 10.000 veces mayor que el de las cámaras convencionales y puede discernir personas, coches u otros objetos situados tres veces más lejos. Además, Gruev y su equipo creen que podría fabricarse a gran escala con un precio de no más de 10 dólares la unidad.
Un sinfín de aplicaciones
La gamba mantis es una vieja conocida de estos investigadores, que ya en 2014 publicaron un estudio sobre la aplicación de dispositivos inspirados en sus sistema visual para detectar células cancerosas.
Se sabe que cuando una célula se vuelve tumoral su superficie cambia, de modo que se refleja de un modo distinto la polarización de la luz. Por eso, basándose en este principio, diseñaron cámaras muy pequeñas capaces de detectar estas células muy específicamente, acotando cuáles deben ser eliminadas. Se trata de una tecnología que aún están en proceso, pero se cree que si avanza correctamente en un futuro podría utilizarse para realizar aplicaciones para teléfono móvil que analicen lunares susceptibles de ser tumores.
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Además, esta tecnología puede aplicarse al desarrollo de dispositivos GPS, capaces de utilizar la polarización de la luz solar para calcular las coordenadas en los fondos marinos.
En cuanto a los coches autónomos, estos científicos están viendo también la forma de asociar la cámara al airbag; de modo que, en caso de no conseguir esquivar el obstáculo, sí que pueda hacer que la almohadilla salte un poco antes, evitando las consecuencias del choque.
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Sin duda este curioso animalillo tiene mucho que ofrecernos y vale la pena estudiarlo. Eso sí, manteniendo la distancia con sus garras.