Miniaturekamera ser skarpt som en ørn og video inde i LHC
værd at vide

Miniaturekamera ser skarpt som en ørn og video inde i LHC

Ugens videnskabelige nyhedstrøm bød også på et nyt matematisk bevis til glæde for seismologer og muligheden for at komme på rundtur i Large Hadron Collider med en robot.

Billedsensor med fire linser (Foto: Thiele et al. Science Advances)

Jeg lægger i denne uge ud med en skarp nyhed fra Universität Stuttgart i Tyskland.

Her har Simon Thiele sammen med kolleger i gruppen for optisk design og simulation lavet en 3D-printet udgave af et 'ørneøje', der benytter samme princip som et rigtigt ørneøje til at se skarpt på lang afstand. Deres nye kamera er beskrevet i detaljer i en artikel i Sciences Advances.

Det nye ørneøje-kamera benytter en teknik, der på engelsk betegnes foveated imaging. Fovea er den lille fordybning midt i øjets gule plet, der indeholder specielle farvefølsomme tappe og derfor er det område, der frembringer det skarpeste syn.

Evolutionsmæssigt giver dette mening, da mange opgaver ikke kræver samme skarphed, og kun det centrale syn behøver at være meget skarpt.

De tyske forskere viser, at de med fire små 3D-printede linser med forskellige fokallængder (31-123 mm for en 35 mm film) - alle fremstillet i en enkelt proces - kan opnå en meget bedre central skarphed end med en enkelt større linse med samme billedvinkel (Field of View) på 70 grader.

Forskerne har stadig nogle produktionsmæssige udfordringer, da fremstillingstiden for linserne er 1-2 timer.

Jeg synes dog, det er et interessant forskningsresultat, hvor man med inspiration fra naturen og med udnyttelse af moderne fabrikationsmetoder har vist en vej, der potentielt kan føre til meget små kameraer, der f.eks. kan bruges i mikrodroner eller små kapsler til endoskopi.

Ugens overraskelse

Nogle gange overraskes man over, når noget, man troede var sandt og bevist for længe siden, først nu bliver endeligt bevist. Det skete i denne uge for mig.

I mandags offentliggjort tre matematikere en artikel med den mundrette titel Local and global boundary rigidity and the geodesic X-ray transform in the normal gauge.

Jeg skal gerne indrømme, at det ikke lige var en artikel, jeg havde lagt specielt mærke til i den næsten uendelige strøm af forskningsartikler, hvis jeg ikke ad anden vej - via en artikel i Nature - var blevet gjort opmærksom på den.

Artiklen er nemlig et matematisk bevis for, hvad der skal til for at fastlægge den indre struktur af et legeme uden at ødelægge det.

Lidt populært beskrevet er det nu bevist, at hvis man kender længden af den korteste vej mellem to punkter på overfladen, kan man bestemme den indre struktur i alle detaljer. Den korteste vej kan bestemmes ved at måle, hvor hurtigt bølger udbreder sig gennem strukturen.

Tegning fra Inge Lehmanns artikel fra 1936

Det var udbredelsen af seismiske bølger gennem det indre af Jorden, der fik den danske geofysiker Inge Lehmann til i 1936 som den første at fastslå, at Jorden havde en indre fast kerne omgivet af et flydende lag. Det skete i en videnskabelig artikel med den ultrakorte titel 'P’ (p-mærke).

Her gik jeg og troede, at Inge Lehmann havde været på helt sikker grund i sin artikel, men det var hun åbenbart ikke.

Indtil nu har geofysikere og andre, der laver billeddannelse med eksempelvis ultralyd, baseret deres opdagelser og metoder på simplificerede antagelser, og det har faktisk været uvist, om man kunne bestemme hele Jordens struktur alene ud fra måling af seismiske bølger.

I artiklen fremlægger Plamen Stefanov, Gunther Uhlmann og Andras Vasy - alle tilknyttet amerikanske universiteter - bevis for, at det nu matematisk set er muligt.

Vi mangler nu kun besked om, at andre matematikere siger god for det 50 sider lange bevis. Det vil tage noget tid, men ifølge Nature har den foreløbige modtagelse været positiv.

Jeg tror dog ikke, vi skal forvente, at beviset fundamentalt set vil ændre på de metoder, der allerede bruges inden for seismologi - for det kræver viden om forholdene i hvert enkelt punkt på overfladen at kunne sige noget med sikkerhed om hele det indre. Men forhåbentlig kan det få seismologer til at være mere trygge i troen på, at nok ryster deres verden jævnligt, men deres matematiske grundlag er stabilt.

Vi andre kan spekulere over, hvad der ellers mangler at blive bevist af det, som vi tager for gode varer.

Følg robotten rundt i LHC

Efter denne rundtur i den højere matematik trænger vi til at komme ned på jorden eller ligefrem under jorden.

Lad mig derfor slutte med en lille video fra Cern i Geneve rundt i LHC-ringen optaget fra en robot ophængt i en skinne for at kunne monitorere forholdene i Large Hadron Collider, mens eksperimenterne kører, og der er lukket for adgang for mennesker.

Adgang til ringen er først muligt, 30 minutter efter at der er slukket for systemet, så også her kommer robotten til nytte.

Symmetri Magazine beskriver, hvordan man i øjeblikket har to robotter, der kan overvåge acceleratoren fra Train Inspection Monorail (TIM) - og to yderligere er på vej.

De har ved flere lejligheder vist deres nytte til en hurtig visuel inspektion.

God tur.

Kommentarer (1)

"Lidt populært beskrevet er det nu bevist, at hvis man kender længden af den korteste vej mellem to punkter på overfladen, kan man bestemme den indre struktur i alle detaljer."
Det er nok lidt vel populært, men man kender sikkert signalhastigheden i materialerne og lidt om fordelingen. Om man så også kan beregne fordelingen i detaljer er det genialt, men sikkert ikke umuligt.
Tyngdemålinger fra satellitter prøver at gøre det samme.
Jeg har aldrig helt forstået det, men Greens funktion har med det samme at gøre (tror jeg).

  • 2
  • 1