وتقنية تتبع العين لديها إمكانات كبيرة لخلق تفاعل طبيعي بين البشر وأجهزة الكمبيوتر، لكن الأساليب الحالية لا تزال معقدة وغير مريحة. تتطلب الأنظمة المعتمدة على الكاميرات معالجة معقدة للصور، كما تثير أيضًا مخاوف تتعلق بالخصوصية، يمكن أن تسبب مستشعرات العدسات اللاصقة أيضًا تهيجًا للعين، كما أن الطرق البديلة التي تقيس الإشارات الكهربائية من عضلات العين قدمت نتائج غير متسقة، على الرغم من عقود من البحث، فإن إنشاء تقنية دقيقة ومريحة لتتبع العين لا يزال يشكل تحديًا هندسيًا.

لكن التحديات الحالية تتمثل في الحاجة إلى مراقبة حركات العين الدقيقة بدقة دون التدخل في الرؤية الطبيعية أو التسبب في أي إزعاج. يجب أن تقوم أنظمة الكاميرات بمعالجة كميات كبيرة من بيانات الصور في الوقت الفعلي، مع الأخذ في الاعتبار التغييرات في الإضاءة وخصائص العين. كما تقوم مستشعرات العدسات اللاصقة بوضع المكونات الإلكترونية مباشرة على سطح العين، مما قد يسبب تهيجًا. إن الافتقار إلى تقنية تتبع العين الموثوقة وغير الجراحية قد تحد من تطبيقاتها.

لكن الحل لهذا التحدي يكمن في أجهزة الاستشعار البصرية المصنوعة من البيروفسكايت، والتطورات الأخيرة في مواد البيروفسكايت، وهي مركبات بلورية ذات خصائص بصرية وإلكترونية مفيدة، تقدم حلاً محتملاً لهذه المشكلة. تتمتع هذه المواد بالقدرة على استشعار الضوء بحساسية عالية ويمكن إنتاجها من خلال عمليات بسيطة ومنخفضة الحرارة. وتجعل خصائصها الفريدة من نوعها هذه المواد خيارًا واعدًا لصنع أجهزة استشعار بصرية مصغرة. وبناء على ذلك، قام العلماء في عدد من معاهد الأبحاث في الصين بتطوير نظارات ذكية تتتبع موضع العين باستخدام مجموعة من أجهزة الاستشعار البصرية المصنوعة من البيروفسكايت (بدلاً من الكاميرا أو العدسات اللاصقة).

باستخدام عمليات التمعدن البيولوجية، قام الباحثون بتطوير طريقة جديدة لتنمية بلورات البيروفسكايت. لقد أضافوا طبقة من حمض البولي أكريليك الصوديوم (PAAS) إلى العملية، مما يدفع بلورات البيروفسكايت إلى تشكيل هياكل أكبر وأكثر تنظيمًا؛ وهذا يشبه كيفية تشكل الأصداف في الكائنات البحرية. وقد أدت هذه الطريقة إلى إنشاء أفلام يوديد الرصاص الميثيلي أمونيوم ذات القدرة على اكتشاف الضوء.

وأظهرت أجهزة استشعار البيروفسكايت المحسنة حساسية ملحوظة، إذ استجابت للتغيرات في الضوء بقوة أكبر بنحو 300 مرة. لقد أنتجت 22.09 أمبير من التيار لكل واط من طاقة الضوء الداخلة واحتفظت بنسبة 91% من أدائها الأولي بعد اختبارات مطولة في رطوبة طبيعية.

أداء النظارات الذكية
تحتوي النظارات الذكية على شبكة من هذه المستشعرات، والتي تم وضعها لاكتشاف الضوء المنعكس من مناطق مختلفة من العين. تعمل خوارزميات الشبكة العصبية على معالجة إشارات المستشعر في الوقت الفعلي لتحديد موضع العين. وأظهرت الاختبارات دقة بنسبة 99.86%. وظل النظام دقيقًا حتى عندما تغيرت المسافة بين المستشعرات والعين من 14 إلى 56 ملم.

التطبيقات العملية والمستقبلية للنظارات الذكية
ولإثبات التطبيقات العملية، قام الباحثون بتوصيل نظاراتهم الذكية بسيارة تحكم. يقوم المستخدمون بتوجيه السيارة عبر مسارات معقدة باستخدام حركات العين. واستجاب النظام في أقل من 130 ميلي ثانية، وهي سرعة كافية للتحكم في السيارة بسلاسة. ظل أداء هذا النظام مستقرا في ظل ظروف الإضاءة الداخلية المختلفة.

تتغلب هذه التقنية على العديد من القيود الموجودة في طرق تتبع العين الحالية. يتجنب هذا النظام العبء الحسابي ومخاوف الخصوصية التي تواجهها الأنظمة المعتمدة على الكاميرات مع توفير دقة مماثلة. كما تعمل أجهزة الاستشعار غير التلامسية أيضًا على التخلص من الانزعاج المرتبط بأجهزة العدسات اللاصقة. كما يتيح إنتاج مواد البيروفسكايت القائمة على الحلول إنتاجًا منخفض التكلفة.

إن سرعة وموثوقية هذا النظام تجعله مناسبًا للتطبيقات الواقعية التي تتطلب تتبعًا دقيقًا للعين. يمكن للمتخصصين الطبيين مراقبة أنماط حركة العين لتشخيص الحالات العصبية. يمكن للأشخاص ذوي القدرة المحدودة على الحركة التحكم في الأجهزة المساعدة من خلال حركات العين. يمكن لأنظمة الواقع المعزز أيضًا توفير واجهات أكثر طبيعية بدون استخدام اليدين.

يوضح هذا البحث أن أجهزة الاستشعار البصرية المصنوعة من البيروفسكايت يمكنها تمكين تتبع العين بدقة وبطريقة غير جراحية في شكل عملي. إن الجمع بين اكتشاف الحركة الدقيق ووقت الاستجابة السريع والأداء المستقر عبر مجموعة متنوعة من الظروف يعالج المتطلبات الرئيسية للتطبيق الواسع النطاق للواجهات التي يتم التحكم فيها بالعين.