O desenvolvimento de um sistema de projeção semelhante à realidade virtual para estudar a visão dos insetos poderia eventualmente fornecer à Força Aérea dos EUA um novo tipo de sistema de navegação.

A Universidade do Alabama em Huntsville (UAH) é a instituição líder em parceria com a Polaris Sensor Technologies Inc. de Huntsville em um período de três anos, Concessão de transferência de tecnologia de pequenas empresas (STTR) de US $ 1 milhão para a Fase II para testar vários materiais de tela e, em seguida, projetar e construir um sistema de projeção de cenas de experimentos de insetos para a Força Aérea.

A UAH e a Polaris concluíram com êxito um estudo de bolsa de Fase I e foram incentivadas a enviar uma proposta para o programa de Fase II, concedido de forma competitiva. A equipe foi recentemente notificada de que sua proposta é vencedora. A Polaris Sensor Technologies fará o trabalho de design e a UAH é responsável pela pesquisa de materiais e sistemas de componentes. A câmara será construída no Edifício UAH Optics.

A Força Aérea está interessada em aprender como os insetos usam a visão de polarização, diz o Dr. Don Gregory, UAH distinto professor de física. A polarização envolve a orientação geométrica das oscilações das ondas de luz, uma propriedade que os insetos detectam e usam de alguma forma para se dirigir.

"Muitos insetos podem ver e usar polarização óptica. Por exemplo, alguns insetos podem ver o padrão de polarização parcial no céu, que não podemos ver sem instrumentos. Portanto, pense em cenários em que o GPS não está disponível, como no fundo de 'cânions urbanos'. Como você navega? "Pergunta o Dr. Gregory." Alguns insetos, incluindo abelhas, formigas e gafanhotos, navegue sentindo o padrão de polarização celestial, e seria muito legal entender como eles fazem isso e explorar o mecanismo para lidar com situações de GPS negado. "

Para descobrir como os insetos exploram a polarização e a visão das cores, Os cientistas da Força Aérea precisam primeiro de um ambiente experimental que forneça estímulos visuais realistas para os insetos.

"Queremos que o inseto pense que está do lado de fora, "Dr. Gregory diz.

Existem dois desafios para fazer isso acontecer. Primeiro, a tela usada para criar o ambiente deve representar com precisão o espectro de luz e a polarização que é inserida nela durante um experimento. Em segundo lugar, a taxa de atualização da tela deve estar acima da taxa em que o inseto em teste experimenta um movimento suave, em vez de apenas uma série de imagens atualizando, chamada de frequência de fusão de cintilação.

Existem dois tipos de tela possíveis para projetar imagens experimentais para insetos. Um deles usa um material de tela reflexiva que reflete as imagens projetadas como uma tela de cinema. O segundo usa uma tela transmissiva que exibe imagens projetadas por trás, semelhante a telas de projeção de TV.

Encontrar o melhor material para os dois tipos de telas é trabalho de Bill Walker, que é um estudante de graduação em física com concentração em óptica.

"O que estamos desenvolvendo é uma tela do tipo IMAX para insetos, "Walker diz." O que eu faço é testar materiais candidatos para a tela. "O fato de que os insetos podem ver em um espectro mais amplo do que os humanos aumenta o desafio." Tem que ser ultravioleta através do alcance humano visível, e eu sei que a faixa de UV é um osso duro de roer. "

No laboratório, Walker usa um monocromador para selecionar comprimentos de onda de luz que ele concentra em uma amostra de material de tela em potencial, e então mede a quantidade de luz refletida ou transmitida em um arco de 180 graus, tudo isso enquanto monitora a fidelidade da reprodução aos comprimentos de onda e polarização sendo inseridos.

"A principal coisa que meço é a quantidade de luz que passa ou reflete na tela, dependendo do ângulo, "Walker diz.

Seu trabalho é aumentado pela pesquisa sobre polarização por espalhamento feito pelo membro da equipe Ahmed Elsehly, um estudante de doutorado em ciências ópticas e engenharia que também desempenha um papel principal como o especialista dos pesquisadores no software de design óptico Zemax que eles usam.

"Zemax é o padrão da indústria para software óptico, e eu diria que ninguém na universidade entende melhor do que Ahmed, "Dr. Gregory diz.

O segundo obstáculo para a realidade virtual do inseto é a taxa de atualização da tela, que está sendo abordado por Samantha Gregory, Filha do Dr. Gregory e estudante de graduação em física.

"Metade do desafio de fazê-los acreditar que o que a tela está mostrando é real é fazer a tela piscar mais rápido do que o inseto pode detectar, "ela diz. Isso é uma façanha, uma vez que a taxa na qual o inseto vê atualizações separadas como uma imagem contínua em movimento, que pode ser tão alto quanto 400 Hz, está bem acima da taxa de exibição de cerca de 60 Hz, onde os humanos veem as coisas em movimento em uma tela como um movimento contínuo.

"Ser bem sucedido, só temos que operar acima de 400 Hz, "Samantha Gregory diz.

O design UAH / Polaris emprega a mesma tecnologia de dispositivo de micro-espelho digital (DMD) usada na última geração de projetores de filme, Dr. Gregory diz.

Ele compara a taxa de atualização com o ato de desenhar figuras em muitas cartas de jogar, em seguida, virando-os para fazer a figura se mover. "Se virar rápido o suficiente, parece um movimento contínuo. "