پوششآ‌ نامرئی؛ رویایی که رنگ واقعیت میآ‌گیرد!

[hosein-eghbali]

پوششآهای نامرئی از آن دسته مفاهیم جذاب و هیجانآبرانگیز علمی به حساب میآآیند که خیلی زود از دنیای تخیلات و تصورات دانشمندان در قالب ترفندهای سینمایی وارد دنیای فیلم و سینما شده و اوج آن را میآتوان در فیلمآهای هری پاتر مشاهده کرد و این نکته را نیز بخوبی دید که چگونه با ویژگی خاص خود در نامرئی کردن افراد و اشیاء، میلیونآها بیننده را سرجای خود میخکوب میآکند. اما باید گفت این ایده تنها به دنیای فیلمآها و سناریوهای تخیلی راه نیافته است و در دنیای واقعیت نیز دانشمندانی تلاش کردهآاند آن را به مرز واقعیت برسانند.

مجموعه تلاشآهای صورت گرفته در این زمینه و انتشار خبرهای گوناگون درباره آن موجب شده تا از این پس خلق واقعی پوششآهای نامرئی دور از ذهن نباشد. این پوششآها به سبب کاربردهای متعدد و تاثیرگذاری که به دنبال خواهند داشت، یکی از مهمآترین اهداف دانشمندان فعال در عرصه فناوریآهای نوین به حساب میآآید.

«نخستین پوشش نامرئی جهان با موفقیت مورد آزمایش قرار گرفت» این خبری بود که تنها چند سال پیش و دقیقا در روزهای میانی اکتبر سال 2006 در خروجی بسیاری از خبرگزاریآهای جهان نقش بست تا از این پس دریچهآای مملو از جذابیتآهای علمی و کاربردهای مختلف آن در زندگی روزمره ذهن بشر را به خود مشغول نگاه دارد. دیوید آر اسمیت از دانشگاه دوک از جمله پیشگامان این عرصه نوین علمی به حساب میآآید.

به عقیده بسیاری از منتقدان و صاحبآنظران علمی، دکتر اسمیت را میآتوان به عنوان مغز همه کار و حتی پدر فناوری پوششآهای نامرئی برشمرد. او میآگوید: این ایده جذاب که شما بتوانید با استفاده از نوعی پوشش ویژه اشیاء و افراد را نامرئی کنید اکنون از قالب تصور خارج شده است و به جرا‡ت میآتوان گفت با استفاده از روشی جدید میآتوان هر چیزی را از نگاهآها مخفی نگاه داشت! اظهارات اسمیت بیش از هر گروهی برای طرفداران داستانآهای علمی و تخیلی جذابیت داشته است، آنهایی که میآتوانند آنچه را در دنیای مجازی و در دل ماجراهای هری پاتر دنبال میآکردهآاند، اکنون در اطراف خود ببینند.

مبنای نامرئی شدن بر چیست؟

این پرسش مهمی است که پیش از وارد شدن به هرگونه مقولهآای در زمینه پوششآهای نامرئی باید به آن پاسخ قانعآکنندهآای داده شود. در این فرآیند مبنا و اصول کار بر استفاده از نوعی مواد به نام متا مواد گذاشته شده است. این مواد ساختار دوگانه پیچیدهآای از فلز و عایق دارند که موجب میآشوند نور در اطراف شیء مورد نظر دقیقا به شکلی عبور کند که مشابه آن را در عبور کردن هوا از اطراف بال یک هواپیما شاهد هستیم. در حقیقت متامواد به گونهآای در طبیعت و محیط آزمایشگاهی عمل میآکند که گویی در قوانین فیزیک نقضآهای آشکاری انجام میآدهد.

در قالب فرآیندی به نام «انکسار» متا مواد با نور به شیوهآای برخورد میآکنند که طی آن اجازه میآدهند نور در مقایسه با گذشتن از خلا، سریعآتر از درونشان عبور کند و این دقیقا همانC معروف معادله نسبیت ارائه شده از سوی اینشتین است. نتیجه این فرآیند چیزی نیست جز عبور پرتوهای نوری از اطراف جسم، گویی که هیچ جسم خاصی در محیط وجود ندارد. این فرآیند دقیقا همان چیزی است که در سری فیلمآهای هری پاتر به تصویر کشیده شده است، البته با این تفاوت که در آنجا از ترفندهای سینمایی استفاده شده نه متامواد!

اکنون دانشمندان و گروهآهای تحقیقاتی مختلف از سراسر جهان به استفاده از تکنیکآهای مختلفی روی آوردهآاند تا با استفاده از آنها پوششآهای نامرئیآکننده را به واقعیت تبدیل کنند. دکتر اسمیت در سال 2006 استفاده از امواج الکترومغناطیسی برای خلق این پوششآها را ایدهآای مهم و عملی عنوان کرده و گفته بود: این برای نخستین بار است که نشان دادهآایم میآتوان با استفاده از امواج الکترومغناطیسی و پیچاندن آنها در اطراف نقطهآای خاص در محیط، مخفی کردن و به نوعی نامرئیآسازی اجسام در محیط را به واقیعت عینی تبدیل کرد.

او عقیده دارد: جسمی که در زیر پوشش نامرئیآکننده قرار ندارد، موجب ایجاد اختلال در عبور امواج الکترومغناطیسی شده و نتیجهآای جز ایجاد سایه در پشت آن ندارد. «جادوی متا» مواد عنوان جذاب و هیجانآانگیزی است که روی تلاشآهای دکتر اسمیت گذاشته شده است. در حقیقت او آغازکننده راهی بوده است که طی آن از متامواد که عمر آن به بیش از یک دهه نیز نمیآرسد، برای خلق پوششآهای نامرئیآکننده استفاده میآشود.

در ادامه تلاشآهای دکتر اسمیت، گروهی از دانشمندان در آمریکا نیز گامآهای شجاعانهآای در این مسیر برداشتهآاند. تلاشآهای این دانشمندان به این دلیل شجاعانه عنوان شده است چون به دنبال خلق مادهآای مشابه متامواد بودهآاند تا با استفاده از قابلیتآهای منحصر بهآفرد آن ایده پوششآهای نامرئی را به واقعیت تبدیل کنند.

دانشگاه کالیفرنیا در برکلی جایی است که این پروژه شکل میآگیرد. در این پروژه دانشمندان کار خود را با تولید مادهآای جدید آغاز کردند که میآتواند نور را در اطراف اجسام دارای ساختار سه بعدی، خمیده کرده و در نهایت آنها را نامرئی کند. این مواد به صورت طبیعی در طبیعت اطراف وجود ندارند با این حال در محیطآهای آزمایشگاهی و در ابعاد نانویی وجود دارند؛ اما این عقیده وجود دارد که در صورت موفقیت نهایی طرح در آیندهآای نه چندان دور، از ابعاد بسیار بزرگآتر آن که برای نامرئیآسازی انسانآها و اجسام بزرگآتر کافی باشند، استفاده کرد. ماده جدیدی که تیم تحقیقاتی دکتر ژانگ در دانشگاه کالیفرنیا ارائه کردند به جای تعامل با میکروامواج رایجی که بلندتر از دامنه بینایی انسان هستند، با آن دسته میکروامواجی کار میآکند که در صنایع ارتباطات از راه دور به کار گرفته میآشود و این دقیقا محدودهآای است که به طیف قابل روِیت بسیار نزدیکآتر است.

دکتر ژانگ برای بررسی این موضوع تیم تحقیقاتی خود را به 2 دسته تقسیم کرد. این تیمآها با استفاده از متاماده اجسامی تولید کردند تا از آنها در آزمایشات نامرئیآسازی استفاده کنند. یکی از تیمآها از خرده پوششآهای نانویی ساخته شده از نقره و فلوراید با خاصیت مغناطیسی در قالب ساختاری استفاده کرد که شباهت زیادی به تورهای ویژه مخفی کردن ادوات نظامی در صحراها دارد و این در حالی بود که تیم دوم استفاده از نانوسیمآهای نقرهآای را در برنامه خود قرار داده بود.

نکته مهم درخصوص این اجسام این بود که نور نه جذب آنها میآشد و نه از روی آنها منعکس میآگشت، تنها همچون جریان آب از اطراف آنها عبور میآکرد. در نتیجه تنها نور قرار گرفته در پشت اجسام پوشیده میآشد و سایه ایجاد میآکرد. نکته مهم و قابل ذکر دیگر این است که اجسامی که با این مواد تولید میآشوند، برخلاف مواد طبیعی موجود در طبیعت، هرگز نسبت به میدان مغناطیسی نور واکنش نشان نمیآدهند و همین تفاوت اولیه است که به عنوان جرقه کاربردی در نهاییآسازی پروژه پوششآهای نامرئی مدنظر قرار گرفته است. این، شروع جذاب دوباره ای برای خلق پوششآهای نامرئیآکننده بود. بسیاری از کارشناسان تلاشآهای این دو گروه را به عنوان گامآهایی جدی در فرآیند طراحی و تولید پوششآهای نامرئیآکننده عنوان کردند، تلاشآهایی که طی یک سال گذشته باز هم متحول شده و رنگ و بوی جدیآتری به خود گرفته است.

گامآهایی نوین برای خلق واقعی پوششآهای نامرئی

ابداع نرمآافزاری جدید برای توانمندسازی متامواد به منظور تعامل با طیف وسیعی از فرکانسآهای نوری را باید به عنوان تازهآترین گامآهای جهانی برای واقعیت بخشیدن به پروژه پوششآهای نامرئی تلقی کرد. این ابداع خیرهآکننده باز هم از سوی دکتر اسمیتی صورت گرفته است که در سال 2006 نخستین آزمایشآهای موفقیتآآمیز در زمینه پوششآهای نامرئی را انجام داده بود. نرمآافزاری که وی ابداع کرده است، طراحی و ساخت متامواد را سرعتی خیرهآکننده میآبخشد. او و تیم همراهش از این برنامه رایانهآای برای ساخت پوشش نوری پیچیدهآای استفاده کرده است که نسبت به طیف وسیعی از پرتوهای میکروامواج در حکم جسمی نامرئی به نظر میآآید. بیآشک باید اوج این هنرنمایی را، انجام آن تنها در مدت 10 روز دانست. ساختار جدیدی که دکتر اسمیت با همکاری دوست و همکار چینیآاش ساخته است با طول موجآهای نوری بین یک تا 18 گیگاهرتز عمل میآکند. نکته مهمی که همواره در پروژه جهانی تلاشآهای مرتبط با پوششآهای نامرئی مطرح بوده، ساخته نشدن پوششی بوده است که در طول موجآهای قابل روِیت عمل کند. از آن گذشته متاموادی نیز که تاکنون در محیطآهای آزمایشگاهی تولید شدهآاند، تمایل طبیعی به تعامل با محدوده بسیار کوچکی از طیف نوری دارند. اما در آن سوی معادله باید به این نکته توجه داشت که یک پوشش نامرئی که با هدف نامرئی کردن در معرض تک نورها ساخته میآشود، عملا هیچ کارایی ندارد. همینجاست که اوج هنرنمایی دکتر اسمیت نمایان میآشود. در حقیقت او تلاش دارد پوشش نامرئیآای تولید کند که نسبت به تمام محدوده طیف نوری عمل کند و البته این اقدامی تاریخی به حساب میآآید.

دکتر اسمیت درخصوص ساختار پوششی که با استفاده از این نرمآافزار ساخته میآشود، میآگوید: این پوشش به شکل یک مستطیل قائم در ابعاد 50 و 100 سانتیآمتر با ارتفاع یک سانتیآمتر است و از حدود 600 ساختار مسی به شکل حرفI لاتین ساخته میآشود. البته ساخت هر یک از این 600 ساختار کار چندان سختی به نظر نمیآرسد.

این یک الگوی مسی است که فناوری آن هزینه چندانی در برنداشته است، اما قسمت سخت معادله تازه شروع شده است: تشخیص ابعاد هر یک از این 600 ساختار مسی و چگونه قرار دادن آنها در کنار یکدیگر. این تصور را در ذهن داشته باشید که نخستین پوشش نامرئی ساخته شده از سوی دکتر اسمیت در سال 2006 تنها شامل 10آآساختار مسی از این دست بوده و اکنون کار کمی سختآتر شده است.

دکتر اسمیت برای موفق شدن در این پروژه سخت مجبور بود تا از شبیهآسازیآهای عددی متعددی استفاده کند. وی در ادامه شیوهآهایی را که طی آن یک ماده با میدان مغناطیسی نور تعامل برقرار میآکند با هدف تشخیص دقیق اندازه، ابعاد و جهتآگیری هر یک از این 600 ساختار وارد محاسبات پیچیده ریاضی کرد. این فرآیند کار بسیار زمانبری است و اکنون دکتر اسمیت میآتواند با استفاده از نرمآافزاری که ارائه کرده است، این زمان را به میزان قابل توجهی کاهش دهد و به نوعی میانبر جدیدی برای دستیابی به پوششآهای نامرئی باز کند.

او معتقد است: این الگوریتمآها اجازه میآدهند تا با سرعت بسیار بیشتری ساختاری را پیشآبینی کرد که بهترین و موثرترین تعامل را با نور داشته باشد. تلاش این دانشمند از جهات گوناگون قابل بررسی است. زمانی که توسعه یک فناوری نوپا به میان میآآید، استفاده از فناوریآهای موازی و تجهیزات فوقآمدرن برای سرعت بخشیدن به توسعه آن مهمآترین ابزار کاربردی به حساب میآآید و اکنون نرمآافزاری که دکتر اسمیت ارائه کرده است، در حکم کاتالیزوری قدرتمند برای توسعه دانش ساخت پوششآهای نامرئیآکننده به حساب میآآید.

دکتر اسمیت تلاش کرده است ایدهآای را که از یک دهه پیش به صورت مفهومی جدی در دنیای فناوریآهای نوین مطرح شد را با توسعه تحقیقات مرتبط با تولید متامواد به واقعیت تبدیل کند. البته او و دانشمندانی نظیر وی کار بسیار سختی پیش رو دارند، چون اساسا برخلاف بسیاری از فناوریآهای فعلی که در آزمایشگاهآهای تحقیقاتی سراسر جهان در حال انجام است، دانش و اطلاعات قابل توجهی در این زمینه وجود ندارد و شاید همین مشخصه موجب شده است تا بسیاری آن را یکی از مرموزترین مفاهیم دانش نوین بشری نگاه کنند.

کاربردهای مختلف پوششآهای نامرئیآکننده

این بعد جدید از فناوریآهای نوین بشدت ذهن دانشمندان را درخصوص کاربردهایی که در صنایع مختلف خواهند داشت، مشغول کرده است. اگر پا را فراتر از آنچه در فیلمآهایی نظیر هری پاتر ارائه شده است بگذاریم، استفاده در صنایع ارتباطات از راه دور، ساخت میکروسکوپ هایی با کارایی موثرتر، سامانهآهای تصویربرداری اپتیکی بسیار دقیق و موارد دیگری نظیر آن را میآتوان برای پوششآهای نامرئیآکننده متصور شد.

نکته مهمی که درخصوص این دانش نوپا باید مدنظر داشت، این است که جستجو برای یافتن مواد موثر در فرآیند نامرئیآسازی باید همچنان ادامه داشته باشد. این عقیده دانشمندی همچون پروفسور هس از انستیتو تحقیقات پیشرفته دانشگاه سوری است که چندین سال است روی پروژه پوششآهای نامرئی کار میآکند: حقیقتی که باید پذیرفت، این است که پوششآهای نامرئیآکننده دور از ذهن نیستند و از آن گذشته دور از دسترس هم نیستند، اما نباید فراموش کرد دست از کار کشیدن و متوقف کردن جستجوها برای یافتن مواد موثرتر در نامرئیآسازی یعنی مرگ زودرس برای پروژه پوششآهای نامرئی! پوششی که با استفاده از این نرمآافزار ساخته میآشود، هیجان خاصی را به این دانش نوین میآدهد اما از آن هیجانآانگیزتر این است که ساخت متا موادهای جدید و موثرتر با سرعت خیرهآکنندهآتری صورت میآگیرد.


در قالب فرآیندی به نام «انکسار» متا مواد با نور به شیوهآای برخورد میآکنند که طی آن اجازه میآدهند نور در مقایسه با گذشتن از خلا، سریعآتر از درونشان عبور کند و این دقیقا همانC معروف معادله نسبیت ارائه شده از سوی اینشتین است. نتیجه این فرآیند چیزی نیست جز عبور پرتوهای نوری از اطراف جسم، گویی که هیچ جسم خاصی در محیط وجود ندارد


منبع:
روزنامه جام جم مورخ 10/11/87

[hess]

پاسخ : پوششآ نامرئی؛ رویایی که رنگ واقعیت میآگیرد!

سلام ...............

من با یک نفر از دوستان دیگم (ایشون توی حوزه ی نانو فعالیت میکردن ..) یه مدت روی این موضوع کار میکردیم .. ایده ای هم که داشتیم این بود که نامرئی بودن عبارت است از دیدن تصویر پشت مانع .. پس اگه میتونستیم تصویر پشت یه مانع رو بیاریم جلوی مانع؛ میتونستیم حضور جسم رو انکار کنیم یا به نوعی کتمان کنیم اونچیزی رو که میبینیم .. مراحل کار زیاد بود و شاید اینجا جای مطرح کردنش نباشه .. اما خلاصه ی نتایج رو خدمتتون عرض میکنم ..

توی حوزه ی Visual تصمیم گرفتیم که ابتدا یه ساختار Static رو سیموله کنیم اونم در یه فضای Supervised .. اما مشکلی که با اون روبرو بودیم این بود که چطور از تصویر عکس بگیریم به طوری که کمترین داده ی از دست داده رو داشته باشیم . در نهایت بتونیم کیفیت تصویر رو از اونچیزی که چشم میبینه؛ کمتر نکنیم و در همون محدوده حفظ کنیم .. میدونید که هرچی که چشم ما میبینه دلیل بر لزوم حضور اون نیست و برعکس .. یعنی اینکه چشم ما هر چیزی رو که میتونه میبینه نه هر چیزی رو که وجود داره .. پس اولین مرحله این بود که Redundant Information تصویر Capture شده رو از بین ببریم .. این مرحله خیلی وقت گیر بود و الگوریتم های مختلفی رو تست کردیم و در نهایت مجبور به استفاده ی مجموعه ای از فیلتر های دیجیتال هم شدیم .. اما فکر نمیکردیم از این سخت تر هم وجود داشته باشه ..

به مرحله ی بعدی به دید ساده تری نگاه کردیم و همین جا بود که Block شدیم ..!! مدل سازی ریز سلول های رنگی که بتونه Index رنگی پیکسل هارو با تقریب خوبی منتقل کنه .. خب اینجا حوزه ی فعالیت دوستم بود .. ایشون یه کارایی کرد اما بودجه کفاف نداد و مجبور شدیم یه تصویر 64*64 رو به عنوان Sample تست کنسم .. نتیجش بد نبود اما خیلی کوچیک و محدود .. نویزهای رندومی هم بود که متوجه نشدیم آخر از کجا اومده .. به هر حال یه ایده ای بود و هست که میشه روش مانور داد اما با هزینه ای مناسب که ما .... موفق باشید ..

[hosein-eghbali]

پاسخ : پوششآ نامرئی؛ رویایی که رنگ واقعیت میآگیرد!

این هم فایلPDF این تاپیک

http://www.4shared.com/file/83094147...ceb/hiden.html