آینه دروغ گوی دانشگاه کالیفرنیا نور را فریب می دهد

هر آینه‌ای حقیقت را نشان نمی‌دهد. بعضی آینه‌ها برای دروغ گفتن طراحی شده‌اند.

پژوهشگران دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس چیزی ساخته‌اند که آن را «آینه دروغ‌گو» می‌نامند؛ یک سطح نوری غیرفعال که از بازتاب دادن آنچه روبه‌رویش قرار دارد سر باز می‌زند و به‌جای آن، تصویری انتخاب‌شده و از پیش برنامه‌ریزی‌شده را بازتاب می‌دهد. می‌توان آن را ترفندی از جنس نور دانست که در خود سطح حک شده است: بدون برق، بدون سامانه پروژکتور و بدون نمایشگر داخلی. این دستگاه نور ورودی را دریافت می‌کند و آن را به جبهه موج خروجی کاملا متفاوتی تبدیل می‌کند.

این اتفاق چگونه رخ می‌دهد؟ این گروه از الگوریتم‌های یادگیری عمیق برای محاسبه الگوهای میکروسکوپی روی سطح آینه استفاده کرده است؛ الگوهایی که نور ورودی را به‌سوی تصویر هدف هدایت می‌کنند. پس از ساخت، این متاسطح مانند یک مترجم نوری عمل می‌کند: نور خورشید، روشنایی اتاق یا نور چراغ‌قوه را دریافت می‌کند، البته در شرایط آزمایش‌شده، و همان طرحی را منتشر می‌کند که برای تولید آن آموزش دیده است؛ یک اردک، یک کیف دستی، عدد هشت یا حتی چهره یک پاندا، بی‌آنکه صحنه واقعی ورودی اهمیتی داشته باشد.

برخی از نمایش‌های آزمایشی آن شگفت‌انگیز بودند. عکس‌های لباس به تصویری شبیه کیف دستی تبدیل شدند. رقم‌های دست‌نویس مختلف همگی وادار شدند به یک عدد واحد تبدیل شوند: هشت. طرح‌های خطی ساده به چهره یک پاندا بدل شدند. چشمگیرترین نکته، پایداری این آینه بود: وقتی با ورودی‌هایی روبه‌رو شد که در مرحله آموزش هرگز ندیده بود، باز هم توانست تصویر هدف خود را با وضوحی غافلگیرکننده تولید کند.

تاکید بر یک نکته حیاتی ضروری است: این یک دستگاه غیرفعال است. سامانه‌های رایج تصویرسازی، مانند پروژکتورها، نمایشگرها و هولوگرام‌ها، به انرژی، پردازش یا منبع نوری هماهنگ با تصویر نیاز دارند. اما آینه دروغ‌گو این تبدیل را مستقیما در نانوساختار خود کدگذاری می‌کند و مانند یک فیلتر نوری تراش‌خورده عمل می‌کند که فوتون‌های ورودی را در قالب الگویی فریبنده بازتوزیع می‌کند.

با این حال، استفاده واقعی از این فناوری همچنان در حال تکمیل است. نورپردازی آزمایشگاه قابل کنترل است، اما نور روز محیطی و روشنایی ترکیبی داخل ساختمان چنین نیستند. طول موج‌های متفاوت و توزیع‌های گوناگون نور چالش ایجاد می‌کنند. توسعه‌دهندگان می‌گویند برای عملکرد قابل اعتماد در فضای باز یا زیر نورپردازی‌های متنوع، این رویکرد به طراحی‌های چندلایه یا پهن‌باند نیاز دارد تا بتواند هم‌زمان چندین مولفه طیفی و زاویه نوری را مدیریت کند.

ایده‌های کاربردی آن فوری و بسیار گسترده‌اند. تصور کنید یک قطعه تجهیزات حساس با قرار دادن سطحی در برابر آن پنهان شود؛ سطحی که برای ناظران معمولی، جسمی بی‌خطر و عادی را بازتاب می‌دهد. این همان بازتعریف استتار نوری است، بدون اتکا به نمایشگرها یا سامانه‌های فعال. فراتر از کاربردهای امنیتی و نظامی، همین اثر می‌تواند در سرگرمی‌های فراگیر و طراحی صحنه تئاتر هم به کار رود؛ نوعی گمراه‌سازی بصری که مستقیما در سخت‌افزار جای گرفته است.

این پژوهش که در نشریه «نیچر کامیونیکیشنز» منتشر شده، فصل تازه‌ای در شکل‌دهی غیرفعال نور می‌گشاید: سطوحی که صرفا بر اساس هندسه مسیر نور را تغییر نمی‌دهند، بلکه آنچه ناظران درک می‌کنند بازنویسی می‌کنند. پرسش بعدی این نیست که آیا می‌توانیم آینه را فریب دهیم یا نه، بلکه این است که چنین توهم‌هایی در گام بعدی کجا ظاهر خواهند شد.