Badacze z ETH Zurich opracowali nowy rodzaj piksela, który może wykonywać dwie funkcje jednocześnie: tworzyć obraz i analizować padające światło. W praktyce oznacza to, że przyszłe ekrany mogłyby nie tylko wyświetlać treści, ale też działać jak kamery lub czujniki. To właśnie ten drugi aspekt od razu wzbudził największe emocje w internecie, bo perspektywa „ekranu, który patrzy” brzmi dla wielu osób dość niepokojąco.
Czym właściwie jest nowy piksel?
Zespół naukowców stworzył tzw. Fourier pixel, czyli piksel oparty na technice związanej z transformacją Fouriera. Brzmi to skomplikowanie, ale idea jest stosunkowo prosta: zamiast traktować światło jako coś jednoznacznego i statycznego, można rozbić je na składowe, którymi łatwiej sterować. Dzięki temu taki piksel potrafi zarówno kształtować generowany obraz, jak i jednocześnie „czytać” parametry wpadającego światła.
Mowa tu nie tylko o samym natężeniu, ale również o jego oscylacji, fazie i polaryzacji. To oznacza bardzo zaawansowaną kontrolę nad tym, jak światło zachowuje się na powierzchni piksela. Według badaczy kluczowe jest tu precyzyjne formormowanie struktury w skali nanometrów, tak aby mikroskopijne wypustki mogły odpowiednio kierować promienie światła.
To jeden z tych pomysłów, które na pierwszy rzut oka brzmią jak science fiction, ale opierają się na bardzo konkretnych podstawach naukowych. Najciekawsze jest to, że granica między ekranem a czujnikiem zaczyna się wyraźnie zacierać. Właśnie takie rozwiązania najczęściej wyznaczają nowy kierunek dla całej branży.
Ekran i kamera w jednym?
Najciekawsza część tego odkrycia polega na tym, że jeden element może jednocześnie wyświetlać obraz i analizować to, co do niego dociera. To otwiera drogę do urządzeń, w których ekran mógłby pełnić funkcję dodatkowego sensora optycznego. W teorii można sobie wyobrazić smartfony, wyświetlacze czy systemy komunikacyjne, które zyskują nowe możliwości bez potrzeby dokładania osobnego modułu kamery.
Oczywiście na tym etapie to jeszcze bardziej wizja niż gotowy produkt. Sama technologia została zaprezentowana w warunkach laboratoryjnych, a do zastosowań konsumenckich droga jest nadal długa. Naukowcy podkreślają jednak, że ich rozwiązanie może znaleźć zastosowanie m.in. w optyce adaptacyjnej, holograficznych wyświetlaczach, komunikacji optycznej czy przetwarzaniu informacji kwantowej.
Inteligentny dom Apple: nowy wyświetlacz z funkcją AI już w przyszłym roku? To kolejny przykład tego, jak wyświetlacze coraz częściej zaczynają pełnić funkcje wykraczające poza samo pokazywanie obrazu.
Dlaczego to może być przełom?
Największą zaletą takiego podejścia jest skalowalność. Jeśli uda się dopracować technologię, można będzie projektować bardzo cienkie i wszechstronne układy optyczne, które zastąpią dotychczasowe, bardziej złożone komponenty. Z perspektywy inżynierii to kuszące, bo jeden element może wykonywać kilka zadań naraz.
Warto też zwrócić uwagę, że mówimy o rozwiązaniu opartym na samych podstawach fizyki fal świetlnych. To nie jest jedynie kolejna kosmetyczna poprawka do istniejących ekranów, ale raczej nowe podejście do tego, jak w ogóle można projektować piksele. Jeśli badania pójdą dalej w dobrym kierunku, może to mieć znaczenie nie tylko dla elektroniki użytkowej, ale też dla zaawansowanych systemów naukowych i przemysłowych.
Na razie nie ma co biec do sklepu
Entuzjazm warto jednak studzić, bo obecna wersja technologii ma sporo ograniczeń. Nowe piksele wymagają na razie użycia lasera jako źródła światła, więc nie da się ich po prostu włożyć do zwykłego telewizora czy monitora. Dodatkowo ich działanie jest obecnie dość sztywne, czyli nie potrafią jeszcze wyświetlać dowolnych treści tak elastycznie, jak klasyczne matryce.
To oznacza, że przed inżynierami stoi jeszcze sporo pracy. Trzeba nie tylko udoskonalić samą konstrukcję, ale też znaleźć sposób na masową produkcję i praktyczne wykorzystanie tej technologii. Na razie to raczej obietnica niż produkt, ale jedna z tych obietnic, które mogą naprawdę zmienić rynek.
Internet od razu pomyślał o inwigilacji
Nie było zaskoczeniem, że sieć szybko skupiła się nie na potencjale naukowym, lecz na zagrożeniach. Komentarze w stylu „ekran, który jest też kamerą? co może pójść nie tak?” pojawiły się niemal natychmiast. Dla wielu osób pierwsze skojarzenie było proste: jeśli ekran potrafi obserwować użytkownika, to łatwo wyobrazić sobie nadużycia.
Pojawiły się też odniesienia do dystopijnej literatury, zwłaszcza do „Roku 1984” George’a Orwella i słynnych telescreenów. To pokazuje, że nawet najbardziej zaawansowane innowacje technologiczne są dziś oceniane nie tylko przez pryzmat funkcji, ale też prywatności i kontroli. I trudno się dziwić, bo granica między wygodą a nadzorem potrafi być bardzo cienka.
Ciekawostka z historii technologii
Przy okazji warto wspomnieć, że samo słowo „pixel” pojawiło się w druku po raz pierwszy już w 1927 roku jako skrót od „picture element”. Oznacza to, że w przyszłym roku minie równo sto lat od momentu, gdy termin ten po raz pierwszy trafił do użycia. Patrząc na to, jak bardzo zmieniła się technologia wyświetlania obrazu przez cały ten czas, nowe „piksle” ETH Zurich mogą być kolejnym krokiem w bardzo długiej ewolucji.
Co dalej?
Na ten moment nowe rozwiązanie należy traktować jako obiecujący eksperyment, a nie gotową rewolucję. Mimo to sama koncepcja jest na tyle ciekawa, że może wyznaczyć kierunek rozwoju przyszłych ekranów i urządzeń optycznych. Jeśli uda się rozwiązać problemy ze skalowaniem, źródłem światła i elastycznością działania, możemy dostać technologię, która naprawdę połączy wyświetlanie obrazu z jego analizą.
Jedno jest pewne: pomysł „ekranu, który widzi” będzie budził emocje jeszcze długo. I nie chodzi tylko o zachwyt nad innowacją, ale też o bardzo konkretne pytania dotyczące prywatności, bezpieczeństwa i tego, jak chcemy korzystać z technologii przyszłości.
Ciekawe koncepcje, ale nie wiem, jak wyobrażają sobie komercyjną wersję tej technologii. Aktuatora i elastyczności w tej skali, to może być kosmos. No i ta wizja ekranów, co mają nas obserwować, to w czasach, kiedy już różne aplikacje zbierają nasze dane, raczej nie wywołuje pozytywnych emocji. Sądząc po obecnych ograniczeniach, to jeszcze sporo czasu, zanim zobaczymy coś sensownego w sklepach.
Kto normalny wpadłby na pomysł, żeby łączyć ekran z kamerą? To jest jawna droga do inwigilacji na niespotykaną dotąd skalę. Już teraz mamy problem z prywatnością, a jak dodamy do tego „kamery ukryte” w ekranach, to zamieni się to w koszmar. Jak dla mnie, wcale nie potrzebujemy takich wynalazków. Na razie mnie to nie przekonuje, wolę klasyczne ekrany bez takich „udogodnień.”
Z perspektywy inżynierii to naprawdę może być przełom, zwłaszcza jeśli uda się to rozwinąć. Wyobrażam sobie, że z czasem te piksle mogą wnieść coś nowego do mobilnych wyświetlaczy. Mnie interesuje praktyczna strona tego rozwiązania – pytanie, jak dobra jakość obrazu będzie z tych pikseli? Ciekawe, co z adaptacją do VR/AR, bo jeśli to działa, to mógłbym to kupić, ale dziś jeszcze za wcześnie na spekulacje.