RW Space

У зеркала одна задача: точно отражать объект перед ним.

Да, конечно, вы можете получить странное развлекательное зеркало, которое отражает намеренно искаженное представление о реальности, но если вы посмотрите на зеркало, вы можете быть достаточно уверены, что то, что оно отражает, более или менее соответствует физической реальности.

Но что, если вы посмотрите в зеркало и то, что оно вам покажет, будет совершенно другим объектом, чем то, что оно отражало?

Это то, что команда инженеров Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе построили «лживое зеркало», которое намеренно отражает вводящее в заблуждение изображение.

На данный момент это всего лишь доказательство концепции, создающей простое, заранее определенное изображение в ответ на ряд входных данных – но исследователи предполагают сложную технологию, которая могла бы замаскировать объект, заменяя оптическую информацию, исходящую от этого объекта, чем-то более обычным.

«В традиционной оптике генератор изображения (например, проектор или пространственный модулятор света) обычно требует активного источника питания, цифровой обработки и внутреннего дисплея для проецирования заранее запрограммированного изображения», — рассказал инженер и изобретатель Айдоган Озджан из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. ScienceAlert.

«Лежачее зеркало», напротив, представляет собой пассивный оптический элемент. Он действует за счет отражения падающего света от сцены и действует как фильтр оптического преобразования. Он берет любой входящий пространственный световой узор, падающий на него, и преобразует его в обманчивый выходной волновой фронт/изображение.

Секрет зеркала — структурированная поверхность, состоящая из крошечных элементов, которые изменяют фазу отраженного от него света.

На этапе проектирования используется глубокое обучение для определения структуры структур, необходимых для направления света в создание желаемого изображения, после чего создается только одно изображение — скажем, утка — так что широкая. ряд различных входных изображений будут преобразованы в одну и ту же приманку для утки.

Этот принцип имеет что-то общее с голограммой – тщательно спроектированной поверхностью, которая манипулирует фазой падающего света так, что волны интерферируют, создавая желаемое изображение.

Но вместо того, чтобы просто реконструировать сохраненное изображение, лживое зеркало предназначено для преобразования визуальной информации, уже несущей падающий свет, в другое, заранее определенное изображение.

В ходе компьютерного моделирования исследователи обучили разные лежащие зеркала превратить изображения одежды в сумку, различные рукописные цифры в цифру 8 и простые рисунки в морду панды.

И когда исследователи проверили дизайны с изображениями, которые не были частью этого обучения – изображениями, которые система никогда раньше не видела – она все равно создавала узнаваемое изображение своей приманки.

Далее исследователи построили одно из этих зеркал – версию с номером 8.

В их экспериментальной установке использовался набор крошечных зеркала для преобразования рукописных цифр в приманку. Он работал с отдельными длинами волн красного, синего и зеленого цвета, а также со всеми тремя одновременно.

Вторая версия работала в непрерывном (широкополосном) диапазоне видимых длин волн.

В качестве доказательства концепции эта идея многообещающая, но до практической технологии еще далеко. Сложное взаимодействие реального света сильно отличается от контролируемой лабораторной среды.

«Наша статья демонстрирует значительные результаты, выходя за рамки одной длины волны. от моделирования до экспериментальной проверки с использованием многоволновых каналов RGB (красный/зеленый/синий) и широкополосной конструкции», — сказал Озджан.

Однако он по-прежнему в значительной степени опирается на жестко контролируемую оптическую установку в лабораторных условиях (с использованием массивов микрозеркал и точного выравнивания луча), а не на устройство «включай и работай», которое можно повесить на стену гостиной».

В демонстрации использовался когерентный свет, тогда как солнечный свет и другие формы реального освещения обычно Но исследователи также смоделировали версии для частично когерентного света, показав, что базовый подход может работать при моделировании при менее жестко контролируемом освещении.

Такая версия, вероятно, потребует нескольких структурных слоев, которые могли бы направлять и смешивать свет под разными углами окружающей среды.

«Вместо того, чтобы полагаться на одну тонкую структурированную поверхность, которая работает для хорошо выровненных лучей, системе, вероятно, потребуется более глубокая, многослойные объемные структуры, способные направлять и смешивать некогерентный свет, исходящий под произвольными углами», — рассказал Озкан журналу ScienceAlert.

Ну и что тогда? Что с ним вообще можно делать?

Ну, одним из вариантов может быть камуфляж.

По теме: Потрясающая физика, лежащая в основе того, как работают зеркала

«Лежащее зеркало вместо того, чтобы скрывать цель, создает безобидный, нормально выглядящий объект. приманка, которая заставляет наблюдателя думать, что здесь нет ничего необычного», — объяснил Озджан.

«Например: представьте, что вы защищаете чувствительное тактическое оборудование. Вместо того, чтобы накрывать его громоздкой коробкой или защитной крышкой (которая сигнализирует любому, кто проходит мимо, что внутри находится что-то ценное или секретное), лежащее перед ним зеркало отражает совершенно обыденный, неинтересный узор».

Другие потенциальные применения включают безопасность, защиту и развлечения – и этот последний вариант определенно имеет потенциал. Представьте себе, что вы смотрите в это развлекательное зеркало и видите рычащего гуля, смотрящего на вас в ответ.

Отойдите в сторону, шаткое зеркало. Возьмите с собой. о лжи.

Результаты опубликованы в журнале Nature Communications.