Cientistas na China afirmam ter desenvolvido um novo tipo de fibra óptica ultrafina que pode melhorar a imagem cerebral e impulsionar comunicações de alta velocidade.
Essa fibra, que funciona em uma rede neural óptica, pode transportar dezenas de milhares de vezes mais dados do que as fibras monomodo comuns.
Essa tecnologia pode tornar possível a geração de imagens em tempo real de células nervosas cerebrais, ajudando médicos a diagnosticar doenças de forma mais eficaz. Também pode ser usada para conexões de internet mais rápidas, computação quântica e dispositivos microfotônicos.
A pesquisa foi conduzida por equipes da Universidade de Ciência e Tecnologia de Xangai, da Universidade do Sudeste em Nanquim e da Universidade de Tecnologia de Sydney.
Como funciona a fibra óptica
Fibras ópticas, feitas de fios finos de plástico ou vidro, transmitem dados como pulsos de luz em alta velocidade. Existem dois tipos principais: fibras monomodo e multimodo.
Fibras monomodo, usadas para comunicação de longa distância, enviam apenas um sinal de luz por vez, geralmente de um laser. Fibras multimodo têm um núcleo mais largo e permitem que múltiplos sinais de luz de LEDs viajem através delas. No entanto, esses sinais ricocheteiam nas bordas da fibra, o que pode embaralhar os dados.
Os cientistas têm maneiras de consertar esse problema, como usar redes neurais artificiais ou moduladores de luz espacial, mas esses métodos levam tempo e usam muita energia. Eles também exigem a mudança dos sinais de luz em sinais elétricos antes de processá-los, o que torna as coisas mais lentas.
Para resolver esse problema, os pesquisadores adicionaram pequenas redes neurais difrativas, do tamanho de um grão de sal, às extremidades de fibras multimodo ultrafinas. Essas redes podem ler e processar sinais de luz em tempo real sem precisar de poder computacional complexo .
Aplicações médicas e testes futuros
Os cientistas já estão trabalhando em usos médicos para essa tecnologia. Yu Haoyi, professor associado da Escola de Ciência e Tecnologia de Inteligência Artificial da Universidade de Xangai para Ciência e Tecnologia, disse que eles estão testando a fibra em parceria com um hospital na Ilha de Hainan.
“Começamos a usar redes neurais difrativas integradas em fibras para detectar sinais de luz que indicam lesões em amostras obtidas do hospital sob o microscópio”, disse Yu.
Ele explicou que este é o primeiro passo para testar a fibra em animais e, eventualmente, em humanos.
“Discussões com os médicos ofereceram indicadores para a direção de nossa pesquisa”, disse Yu . “Os pacientes podem ingerir materiais inofensivos e luminescentes que fazem os órgãos alvo brilharem, permitindo que nosso dispositivo de fibra óptica detecte quaisquer anormalidades.”
Haoyi explicou que essa nova fibra fornece imagens muito mais nítidas do que os equipamentos endoscópicos atuais, o que pode ajudar os médicos a detectar pequenos tumores que, de outra forma, poderiam passar despercebidos.
“Também podemos integrar o dispositivo com um algoritmo de aprendizado profundo treinado para identificar alterações patológicas para melhorar a precisão da triagem, facilitando a detecção precoce, o diagnóstico e o tratamento”, ele expressou.
As descobertas foram publicadas na Nature Photonics .
Fonte: interestingengineering
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