Инженеры создали «лживое» зеркало, которое подменяет отражение
У зеркала всего одна задача — точно отражать то, что перед ним находится. Бывают, конечно, кривые зеркала на ярмарках, но глядя в обычное зеркало, вы уверены, что видите более-менее то, что есть на самом деле. Необычное устройство создала команда инженеров Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе — «лживое зеркало», которое намеренно отражает обманчивое изображение. Об этом сообщает издание ScienceAlert со ссылкой на исследование, опубликованное в журнале Nature Communications.
Как работает обман
Пока это лишь прототип — он выдает одно простое, заранее заданное изображение в ответ на самые разные картинки. Но исследователи видят в этом основу для технологии, способной маскировать объект, заменяя исходящую от него оптическую информацию чем-то совершенно обычным.
«В традиционной оптике генератор изображения — например, проектор — обычно требует источника питания, цифровой обработки и внутреннего дисплея, — рассказал инженер и изобретатель Айдоган Озджан из UCLA. — "Лживое зеркало", напротив, устройство пассивное. Оно берет любой попавший на него световой узор и превращает его в обманчивое изображение».
Секрет — в структурированной поверхности из крошечных элементов, меняющих фазу отраженного света. На этапе проектирования при помощи глубокого обучения (алгоритмов, которые сами находят закономерности в больших массивах примеров) вычисляют нужный рисунок этих микроструктур. После изготовления поверхность выдает только одну картинку — скажем, силуэт утки, — в какую бы её ни превращали самые разные исходные изображения.
По принципу это похоже на голограмму — поверхность, которая управляет фазой света так, что волны складываются в нужное изображение. Но, в отличие от голограммы, «лживое зеркало» превращает визуальную информацию входящего света в другое, заранее заданное изображение.
От модели к реальному устройству
В компьютерных симуляциях исследователи научили разные версии зеркала превращать изображения одежды в сумку, рукописные цифры — в цифру 8, а простые рисунки — в морду панды. На картинках, которые в обучение не входили, зеркало все равно выдавало узнаваемую подмену.
Затем ученые собрали одну из версий — с цифрой 8. Экспериментальная установка использовала массив крошечных зеркал и работала как с отдельными красным, синим и зеленым каналами света, так и со всеми тремя разом. Вторая собранная версия работала уже в непрерывном, широком диапазоне видимого спектра.
Что мешает довести идею до практики
Как доказательство концепции идея выглядит многообещающе, но до реального применения еще далеко — поведение света в естественных условиях сильно отличается от контролируемой лабораторной среды.
«Мы показываем значимый результат, переходя от симуляций к экспериментальной проверке с RGB-каналами и широкополосной конструкцией, — объяснил Озджан. — Тем не менее устройство пока опирается на тщательно выстроенную оптическую установку в лаборатории, а не на готовый прибор, который можно повесить на стену в гостиной».
В демонстрации использовали лазерный свет, у которого все волны колеблются синхронно и предсказуемо — это и называют когерентным светом. Обычный же солнечный или комнатный свет устроен куда более хаотично, волны в нем не согласованы друг с другом. Исследователи смоделировали версии зеркала и для такого «обычного» света и показали, что сам принцип работает даже при менее контролируемом освещении. Правда, для этого понадобится уже не одна поверхность, а несколько слоев структур, способных перенаправлять и смешивать свет, приходящий с разных сторон.
Зачем это вообще нужно
Один из очевидных вариантов — маскировка.
«"Лживое зеркало" не прячет цель, а создает безобидную декорацию, которая убеждает наблюдателя, что ничего необычного здесь нет, — объяснил Озджан. — Представьте, что нужно защитить чувствительное тактическое оборудование. Вместо громоздкого кожуха, который сигнализирует прохожим о ценном содержимом, перед объектом можно поставить "лживое зеркало", отражающее совершенно обыденную картинку».
Среди других применений — безопасность, оборона и развлечения. Последнее выглядит особенно многообещающе: представьте, что вы смотрите в ярмарочное зеркало, а оттуда на вас скалится жуткая гримасничающая рожа.
