השיטה המאפשרת להפוך כל קיר לשקוף

טכנולוגיה חדשה, שפותחה במעבדתו של ד"ר אורי כץ - חוקר במחלקה לפיזיקה יישומית באוניברסיטה העברית, מאפשרת להרכיב תמונה תלת ממדית, על סמך ניתוח ממוחשב של האור המפוזר על ידי קיר או מועבר דרך חלונות זכוכית חלבית, דרכם לא ניתן לראות בעין אנושית. בניגוד לטכנולוגיות אופטיות קיימות, הפיתוח של ד"ר כץ יחד עם סטודנט המחקר ז'רמי בוגר-לומברד מאפשר שחזור של סצנה תלת-מימדית על ידי שימוש במצלמות פשוטות, ללא צורך במקורות לייזר או חיישנים מהירים. המאמר על הפיתוח פורסם במגזין Nature Communications.

הדגמה של תוצאה אחת בה שחזרו החוקרים את מיקומם של שלוש נורות לד קטנות הנסתרות מאחורי תווך מפזר (״חלון אמבטיה״)(צילום: מתוך המחקר)

ד"ר כץ הסביר: "ההשראה שלנו לעבודה הגיעה מהיכרותנו עם שיטות מתקדמות בסייסמולוגיה (גיאופיזיקה), שפותחו בעשורים האחרונים לחיזוי רעידות אדמה ומיפוי מעבה האדמה. ייבאנו רעיונות חדשניים מסייסמולוגיה לאופטיקה: בחנו את ההתאמה של האור המגיע לנקודות שונות במחסום מפזר, כמו קיר או חלון אמבטיה חלבי, ומתוך הזמנים שבהם הייתה התאמה מירבית ידענו למצוא את מיקום מקורות האור הנמצאים מצדו השני של המחסום או את העצמים המחזירים אור. גישה זו מאפשרת חילוץ מידע מתוך אור מפוזר, שבפרדיגמה הנוכחית ובשיטות הקיימות אינו ניתן לניצול. הטכניקה החדשה שלנו מאפשרת לקבל מידע תלת מימדי ואינה מוגבלת מבחינת שדה הראייה כמו שיטות אחרות".  

כך השיטה פועלת(צילום: מתוך המחקר)

היישומים העתידיים של הפיתוח הם בתחומי ראייה משופרת בהקשרים רפואיים, אבל גם ביטחוניים. בהקשר הרפואי, יכולת לראות תמונה ברורה וחדה דרך חומרים אטומים חלקית באופן פשוט, יעיל וזול, היא אחד האתגרים המשמעותיים ביותר. סריקות הקיימות היום, כמו MRI ורנטגן, משתמשות לעתים בקרינה מייננת, שמזיקה לגוף בחשיפה תכופה וממושכת. בנוסף, הסריקות המוצעות כיום מספקות מענה חלקי לצורך להבחין בגידולים ברקמות, כיוון שהרזולוציה שהן מספקות אינה טובה מספיק בשביל להימנע מבדיקות פולשניות, דוגמת ביופסיה, לזיהוי מדויק של גידולים.

ד"ר אורי כץ( )

באוניברסיטה העברית הוסיפו כי לשיטה החדשה גם פוטנציאל לשפר את יכולת ההתמודדות של צבאות בשטחים בנויים. כיוון שהטכנולוגיה מפיקה מידע מהחזרים של אור, היא מאפשרת לשחזר תמונה מאזורים שבהם אין לנו שדה ראייה, כמו למשל ראייה "מעבר לפינה" על ידי ניתוח החזרי אור מקירות.

ד"ר כץ הוסיף: "התקווה היא לפתח את העקרונות של השיטה, כך שתאפשר לייתר בדיקות פולשניות מכאיבות לצורך אבחון, כמו ביופסיה. בעתיד, אנו מקווים שאפשר יהיה להסתכל על אובייקטים מבעד לעור באבחנה וברזולוציה שלא תצריך את הוצאתם מהגוף לבחינה מעמיקה. אנחנו בוחנים כרגע התאמה של שיטות דומות לדימות מיקרוסקופי, כמו למשל של נוירונים".