Слепая изобретательница разработала уникальную машину

Для художника ослепнуть - подлинная трагедия. А если он при этом ещё и учёный, работающий в области визуального восприятия человека - это уже жестокая ирония.

Однако именно собственная слепота побудила исследовательницу разработать удивительный аппарат, вернувший ей зрение.

"Зрительная машина" (Seeing machine), а более официально - "Система машинного видения с отображением на сетчатку" (Retinal Imaging Machine Vision System - RIMVS), создана в Массачусетском технологическом институте (MIT).

Она даёт возможность фактически слепым людям читать текст и даже совершать виртуальные прогулки по незнакомым зданиям, которые вскоре нужно посетить, чтобы запомнить ориентиры и расположение комнат.

На очереди, очевидно, миниатюризация прибора, которая позволит его брать с собой и уже непосредственно осматривать местность. И главное - ничего не нужно имплантировать в глаза.

Но прежде, чем разобраться в действии RIMVS, нужно непременно рассказать об истории создания системы и об её изобретательнице.

Автором этой необычной машины является Элизабет Голдринг (Elizabeth Goldring) - поэтэсса, художница и учёный из центра передовых исследований визуального восприятия Массачусетского технологического института (MIT Center for Advanced Visual Studies).

Элизабет Голдринг победила собственную слепоту, думая о таких же несчастных, как она (фото с сайта web.mit.edu).

А началась эта история более 10 лет назад, когда госпожа Голдринг, ослепшая на оба глаза в результате кровоизлияния в сетчатке, в очередной раз посетила своего доктора Ллойда Аилло (Lloyd Aiello). Он направил Элизабет в институт, где была диагностическая установка - сканирующий лазерный офтальмоскоп (SLO).

Этот прибор, при помощи лазерного луча, позволяет выяснить, осталось ли на повреждённой сетчатке ещё хоть немного работоспособных светочувствительных клеток. Для диагностики медики проецировали "бегающим" лазером на сетчатки глаз Голдринг примитивные картинки, типа упрощённой фигурки черепахи.

Выяснилось, что хотя Элизабет не могла видеть "в быту", некоторые клетки в её глазах ещё работали и реагировали на яркий лазерный луч.

Увидев черепаху, Голдринг не просто обрадовалась. Она тут же захотела большего. Ей пришла в голову мысль: "А ведь так можно спроецировать на сетчатку ещё чего-нибудь". И она попросила врачей настроить SLO, чтобы лазер выписал на сетчатке крупно: "sun" (солнце).

И она увидела это слово! "Это было в первый раз за много месяцев, когда я увидела слово, для поэта - невероятное чувство", - делится воспоминаниями Элизабет.

Сканирующий лазерный офтальмоскоп, послуживший отправной точкой исследования (фото с сайта web.mit.edu).

Переживания настроили исследовательницу на деловой лад. Она решила, что SLO может многим слепым людям помочь вновь что-то увидеть.

Тут нужно пояснить, что у многих людей с повреждённой в результате той или иной болезни сетчаткой некоторые её клетки ещё живы. Но порой они не позволяют видеть больше, чем разницу между светом и тьмой. Другие слепые видят "получше", скажем, самую большую (в десятки сантиметров) букву на испытательной таблице. Но это едва ли помогает им в передвижении по городу, а уж о чтении и речи не идёт.

Размышляя о проецировании ярких линий на сетчатку, Элизабет придумала визуальный язык, слова в котором состоят частично из крупных букв, частично из простой графики. По замыслу Голдринг, это позволит даже при небольшом числе сохранённых клеток сетчатки распознать изображение слова и, таким образом, читать тексты.

Позднее эта догадка блестяще подтвердилась. Но пока нужно было решить ещё одну проблему. SLO не годилась в качестве массовой и удобной машины для возвращения зрения. По двум причинам. Это громоздкий стационарный аппарат. И это - очень дорогой аппарат. Он стоит $100 тысяч.

Примеры слов из визуального языка Голдринг: "спрашивать", "сумка", "частица (кусочек)", "книга", "дверь", "глаза" (иллюстрации с сайта web.mit.edu).

Так что Голдринг решила создать специальную "Зрительную машину", которая была бы меньше и дешевле офтальмоскопа SLO, но при этом превосходила бы его в плане проецирования картинок на сетчатку.

За время, пока исследовательница при помощи ряда учёных из MIT и других институтов, инженеров, медиков и оптиков, а также - 30 студентов из того же MIT проектировала и строила чудо-аппарат, хирурги вернули ей зрение на одном из глаз.

Однако женщина не отступила от затеи, проверяя экспериментальную машину на своём слепом глазу. "Пока мы не испытали это на других людях, я была и создателем, и морской свинкой", - смеётся Элизабет.

Но как, наконец, устроена "Зрительная машина"? Диагностических способностей, как у SLO, её не требовалось, и это уже позволило упростить конструкцию. Но изобретательница пошла дальше. Она заменила дорогой лазер на светодиод - большой, очень яркий и более-менее дешёвый.

Свет от диода проходит через полупрозрачную жидкокристаллическую матрицу, которая под управлением PC формирует чёрно-белое изображение с разрешением 640 х 480 точек, с 8 уровнями серого. Изображение это через систему линз проецируется на сетчатку.

Остаётся лишь добавить программу, которая выводит на ЖК-матрицу слова визуального языка Голдринг или другие, более сложные изображения - вот и готова "Зрительная машина".

Её стоимость составила $4 тысячи - в 25 раз меньше, чем у прообраза - диагностической машины SLO. А возможности оказались выше.

Через окуляр машины (а она проецирует картинку только на один глаз) Элизабет "гуляла" по виртуальному музею, передвигаясь как в игре, при помощи джойстика. Также исследовательница могла видеть своим фактически слепым глазом изображения интерьеров зданий (так, как показано на фото в заголовке). Просто так этот слепой глаз лишь отличает свет и темноту. Да ещё может уловить какое-то движение, если помахать перед лицом рукой. А тут - интерьеры!

А недавно Элизабет проверила свою "Зрительную машину" на 10 почти слепых людях. У каждого острота зрения на лучшем из глаз не превышала 20/70 (0,35), а у многих - было намного ниже.

Шесть из 10 пациентов опознали 10 слов визуального языка Голдринг правильно. Ещё двое добровольцев верно интерпретировали 9 слов из 10, и два - 8 из 10. А ведь без машины все эти пациенты были слишком слабовидящими, чтобы иметь надежду на чтение.

Теперь эти люди вновь смогли увидеть лицо другого человека и даже вслед за автором проекта "ходить" по виртуальным зданиям.

Кстати, изобретательница машины говорит, что видящие люди, подсказывающие дорогу слепым, нередко ошибаются. И возможность пройти по коридору здания, увидеть повороты и самому посчитать, например, число дверей до нужной человеку комнаты, прежде, чем реально пойти в это место - дорогого стоит. А там, глядишь, и переносной вариант аппарата появится.

А пока госпожа Голдринг намерена научиться выходить при помощи своей машины в Интернет. Вместе со своими коллегами она работает над цветной версией RIMVS.

"Почти слепые люди должны вновь обрести возможность видеть картины в галереях", - говорит Элизабет. Художественная натура.