Así es la cámara más pequeña del mundo... del tamaño de un grano de sal

Imagine el lector lo que podría suponer disponer de una cámara fotográfica tan pequeña, que podría introducirse en el interior de casi cualquier cavidad del cuerpo humano y tomar imágenes perfectamente nítidas y en alta calidad. Esto es lo que consigue hacer el dispositivo que han desarrollado varios investigadores de las Universidades de Princeton y Washington: una cámara de fotos que combina el ínfimo tamaño de las nano cámaras médicas, con la enorme potencia y definición de las cámaras profesionales.

Este dispositivo soluciona un problema que venían arrastrando estos dispositivos que utilizan los profesionales de la salud; que a medida que disminuía el tamaño de los sensores, también lo hacía la calidad de la imagen que tomaban. Las imágenes obtenidas en las endoscopias con estos dispositivos son imágenes borrosas y de baja calidad... y además, tienen campos de visión muy limitados. Una condición que puede entorpecer enormemente el diagnóstico de cualquier dolencia.

“Creemos que el método propuesto da un paso esencial hacia cámaras ultrapequeñas, que pueden permitir aplicaciones novedosas en endoscopia, imágenes cerebrales o de forma distribuida en superficies de objetos”, se felicitaban los investigadores.

Pero, ¿Cuál es el secreto que se esconde detrás de este enorme salto tecnológico?

El truco está en que no se ha mejorado tanto la capacidad y resolución del sensor, como el método de procesamiento de la información obtenida por ese sensor: “Diseñamos un marco de aprendizaje completamente diferenciable que aprende una estructura física de metasuperficie, junto con un algoritmo de reconstrucción de imágenes basado en características neuronales”, explican en el artículo.

Con metasuperficie los investigadores se refieren a un material de medio milímetro, creado a partir de 1.6 millones de nanoestructuras colocadas sobre una delgada película metálica. La información recogida por este sensor (por cada una de estas nanoestructuras receptoras de luz), un algoritmo es capaz de procesarlas y formar una imagen de gran calidad, atendiendo al conocimiento que tiene el propio sistema del comportamiento de la metasuperficie.

Los investigadores de Princeton y Washington aseguran que su cámara es capaz de tomar imágenes comparables con las captadas por lentes hasta 500.000 veces más grandes. Y todo gracias a los algoritmos neuronales que han diseñado. Es el sistema fotográfico más avanzado del mundo... el que es capaz de obtener las mejores imágenes con la menor información. Señalan que su dispositivo es capaz de tomar imágenes con una apertura de diafragma de f/2.0, eliminando casi totalmente el ruido y las aberraciones cromáticas.

Esto es un avance absolutamente maravilloso para cualquier amante de la fotografía. Supone que, por ejemplo, puedan quitarse de en medio ese molesto grano digital que tanto estorba cuando se sube uno o dos puntos la sensibilidad, para hacer frente a condiciones lumínicas deficientes... quién sabe, quizás en unos años, empresas como Canon o Nikon se decidan a utilizar esta tecnología en su software. Sería la primera vez que se consigue “disparar” con absoluta comodidad en un interior con velocidades altísimas, y sin necesidad de ninguna fuente lumínica adicional.

Además, esta cámara tiene la capacidad de funcionar casi en modo automático, adaptándose a las variables a las que pueda estar expuesta. Esto, que para los amantes de la fotografía no es demasiado útil, sí que lo es en el terreno de la medicina, porque calibrar la correcta exposición en un dispositivo que está en el interior de un ser humano y sin saber con precisión cuáles son las condiciones lumínicas es, cuanto menos, engorroso.

Ahora los investigadores tienen previsto llevar sus resultados -y las capacidades computacionales de la cámara- mucho más lejos: en particular, se han propuesto optimizar todavía más la calidad de las imágenes, así como agregar herramientas de detección automática de objetos a través de patrones, o -incluso- juntar muchísimas de estas nano cámaras para convertir superficies enteras en cámaras de altísima resolución.