Holográfia

Ma, azaz 2011. október 13-án este 18 órakor bezárja kapuit a Gábor Dénes munkásságával és Nobel-díjjal elismert találmányával, a holográfiával foglalkozó kiállítás a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatalában. Ezzel együtt blogunk is a végére ér, ezért kicsit összegzünk.

„Az ember feltalálói képessége tette az emberi társadalmat azzá, ami” – írja Gábor Dénes Találjuk fel a jövőt! című könyvében. Ezen gondolat előtt is tisztelgett 2011. szeptember 23-a és október 13-a között „A holográfia hajnala és horizontja” című kiállításával a Szellemi Tulajdon Nemzeti Hivatala (SZTNH). A tárlatot Gábor Dénes Nobel-díjjal történő elismerésének 40. évfordulója alkalmából hívta életre az SZTNH és a feltaláló szellemi örökségét gondozó NOVOFER Alapítvány. A rendezvény bemutatta Gábor Dénes életútját és munkásságát, széleskörűen ismertette a holográfia elvét és a technológia jelenlegi felhasználását, valamint az ezzel kapcsolatos kutatási területeket. (Ezekkel közül nem egyel a blogon is foglalkoztunk: lásd röntgenholográfia, vízminőség ellenőrzés, hamisítás elleni védelem, adattárolás stb.)

Az elmúlt hetekben a kiállítást a több száz egyéni érdeklődő mellett mintegy ötven előre bejelentkezett középiskolás, valamint a műszaki tanulmányokat folytató egyetemista csoport tekintette meg. Utóbbiak számára a szervezők tárlatvezetést is biztosítottak. A tapasztalatok szerint a látogatók egyértelmű kedvence Greguss Pál, NASA-díjas biofizikus által készített Szent Korona hologram, a magyar királyi koronáról készített 360 fokban körbejárható holografikus felvétel. (Lásd: Járd körbe a hologramot! című írásunkat)

Greguss Pál és a Szent Korona hologram (Fotó: BME) 

Hasonló érdeklődést vonzott Gábor Dénes Aeroplán körhintára vonatkozó szabadalma, amelyet alig tíz évesen nyújtott be, és amely a híres tudós egyetlen Magyarországon szabadalmaztatott találmánya. (Lásd Mérnök és feltaláló című sorozatunk 1. része és 5. része)

A látogatók kíváncsi érdeklődéssel nézték meg a kiállításon a holográfia atyjával készült 1972-es magyar tévéinterjút, amelyben Gábor az ötlet megszületése mellett a tudományos közösség társadalmi felelősségéről is beszél, és a fenntartható fejlődés szükségességét hangsúlyozza.

Részlet a Sokszemközt - tudósokkal című műsorból

Ugyanígy izgalmasnak találták a HoloVízióról készült információs tablót, amely egy olyan magyar fejlesztésű képernyőt ismertet, amely a holografikus képalkotás elvét alapul véve valódi 3D-s látványvilágot nyújt a nézők számára. (Lásd Minden irányból nézve tökéletes! című interjúnkat)

Amikor Gábor Dénes kitalálta a holográfiát az volt a célja, hogy az elektronmikroszkóp képalkotását javítsa, egészen pontosan azzal a szándékkal, hogy mikroszkóppal a tudósok képesek legyenek atomi szintig látni az anyagszerkezetet. Gábor Dénesnek ez ugyan nem sikerült, de a holográfia ötletének megszületése után közel fél évszázaddal ezt a problémát is megoldotta tudós közösség. 1990-ben készült el az első atomi felbontású hologram, majd néhány évvel később a Magyar Tudományos Akadémia Szilárdtestfizikai és Optikai Kutatóintézetének szakértői megalkották az első olyan röntgen hologramot, amiből egy kristály atomjainak háromdimenziós képét rekonstruálhatták. 

A röntgenholográfia esetében röntgensugarak hozzák létre a képet, ahol a minta egy-egy gerjesztett atomja a fényforrás. A hologram nem fényérzékeny lemezen, hanem egy sugárzás-érzékelőn jön létre. A számítógépes feldolgozás után az atomok rekonstruált képe a képernyőn jelenik meg, és így néz ki:

Kép forrása: MTA SZTAKI

A technológia a kilencvenes évek óta számos fejlesztésen ment keresztül, a magyar fejlesztést japán és amerikai kutatók is átvették. Az eljárás különösen alkalmas új szerkezeti anyagok, gyógyszerek kifejlesztéséhez, illetve az élő szervezetek működésének mélyebb megismeréséhez is.

Ha ennél mélyebb betekintésre vágytok, ajánljuk a Fizikai Szemle 1997/7-es számának vonatkozó írását, amelyet IDE kattintva online is elérhettek.

Gábor Dénes azt írja Találjuk fel a jövőt! című könyvében: „A jövőt nem tudjuk előre megmondani, jövőket azonban fel tudunk találni". Ennek alapján a mai blogbejegyzésünk kérdése: ez lenne a jövő?

A holográfia olyan lenyűgöző képalkotási technológiát kínál, hogy cseppet sem meglepő, hogy a reklámszakma is él a lehetőséggel, hogy a maga igényei szerint felhasználja a technológiát. Az amerikai-tajvani székhellyel működő InnoVision találmánya az alábbi HoloAd nevű készülék, amely szándékaik szerint garantáltan olyan reklámfelületet nyújt a termékgyártóknak, amelyről potenciális vásárlóik nem fogják tudni levenni a szemüket.

A különböző méretben gyártott HoloAd gyémánt alakú, és a készülék közepére vetíti ki a hirdetni kívánt termék holografikus képét. A gyártó szerint a kép 180 fokban körbejárható, és valós 3D-s képmegjelenítést kínál. Az InnoVision szerint termékük bevásárló központokban, reptereken is megállja a helyét, de használata különösen alkalmas termékbemutatók, kiállítások és expók résztvevői számára.

Mutatunk két videót, hogy néz ki a gyakorlatban:

Ma a holográfia technológiájának egy különösen érdekes felhasználási területéről írunk, amelynek esetében örömünkre szolgál jelezni, hogy magyar kutatók dolgoznak a fejlesztésén: olyan holografikus mikroszkópot fejlesztenek, amely a vízminőség ellenőrzésére alkalmas. Talán mondanunk sem kell, hogy a környezetszennyezés mai mértékét tekintve milyen fontos, hogy mind pontosabb képet kapjuk környezetünk állapotáról…

A kutatók célja, olyan vízbiológiai célokra optimalizált holografikus mikroszkóp kifejlesztése, amely a rajta átfolyó víz folyamatos és valósidejű vizsgálatát oldja meg. A rendszerrel folyamatossá tehető a vízminőség ellenőrzés, amelyek jelenleg csak időszakos fénymikroszkópos vizsgálatokat végeznek. A digitális holografikus mikroszkóp (DHM), az élő és élettelen objektumokat el tudja választani egymástól, megkülönbözteti az algákat és egyéb élőlényeket, sőt a víz mikrobiológiai szennyeződését is a korábbiaknál gyorsabban tudja jelezni.

Így működik a technológia

Így néz ki a műszer

Mért hologram (balra) és a belőle rekonstruált alga képe (jobbra)

A kutatók szerint, míg a hagyományos mikroszkópiában egy adott pillanatban csak egy rendkívül vékony, kis mélységű szelet látható élesen, a DHM ennek a térfogatnak mintegy ezerszereséről készít felvételt.  A holografikus felvételt – a hagyományos holográfiával ellentétben – nem fénnyel világítják meg, hanem a fényhullámok terjedését digitálisan szimulálva virtuálisan, ezzel rekonstruálva a térbeli tárgyakat. 

Jelenleg a világpiacon ilyen rendeltetésű eszköz nem kapható. Az eszközt az MTA Számítástechnikai és Automatizálási Kutatóintézete és az MTA Balatoni Limnológiai Kutatóintézete fejleszti egy hároméves támogatási projekt keretében.

Az eszközt a Balaton vízminőségének vizsgálatánál idén nyáron is bevetették, és a tó folyamatos vízminőségi ellenőrzését szeretnék hosszabb távon megoldani vele.

Képek forrása: DIGITÁLIS HOLOGRAFIKUS MIKROSZKÓP CSOPORT

Szakértők szerint a holografikus adattárolás lehet az a technológiai, amely forradalmasítja a nagy-kapacitású adathordozók piacát, és esetleg átveszi a helyét a mágneses, illetve optikai elven alapuló rendszereknek. A holografikus technológia ugyanis nem pusztán látványosan megnöveli a tárolható adatok mennyiségét, de ezek beolvasását is a többszörösére gyorsítja.

Lássuk, hogyan működik! A holografikus adattárolók esetében az adatok írása és olvasása a Gábor Dénes által kidolgozott holografikus elveken alapul. Az adathordozó egy olyan lemez, amelyet hologramok rögzítésére alkalmas anyaggal vontak be. „Beíráskor a tárolni kívánt digitális adatok 0-ákból és 1-esekből álló folyamát négyzetes táblázatba rendezik. Az így kapott mintázatot sötét és világos képpontok formájában egy folyadékkristályos kijelzőn jelenítik meg, amely hasonló elven működik, mint a mobiltelefonok képernyője. A kijelzőt lézerfénnyel világítják át. Így létrehozzák a tárgynyalábot, amely eltérő erősségű fényfoltok formájában hordozza a tárolni kívánt adatokat. A tárgynyalábot a hologramlemezre vetítik. A lemez ugyanezen területére egy egyazon lézerből származó másik lézernyalábbal (referencianyaláb) is rávilágítanak. A fényérzékeny lemezen létrejön a hologram, amely mint adathordozó kivehető a rendszerből és szállítható. Az adatok kiolvasásakor csak a referencianyalábbal kell megvilágítani a hologramot.”*

A rendszer valahogy így működik:

 Holografikus adattárolás (Forrás: Lasers, Technology & Teleportation)

Az első ilyen adathordozót 2005-ben mutattak be HVD néven (Holographic Versatile Disc) az Optware és Maxell, és a megszokott 120 mm átmérőjű lemezen 3,9 terabájtnyi (!) adat tárolására volt alkalmas. Bár a HVD lemezekhez a szabványokat már megállapították, a piac egyelőre még indulás előtt áll. Biztató jel, hogy olyan elektronikai gyártók, mint a Sony, az Apple, a Konica vagy a Nintendo részvételével Holography System Development Forum névvel megalakult egy fórum, amelynek célja, hogy a HVD technológiát együttesen piaci forgalomba alkalmas rendszerré fejlesszék.

Balra HVD lemez, jobbra egy hagyományos adathordozó (Forrás: Házi-mozi) 

A holográfia hajnala és horizontja kiállítás információs anyaga szerint magyar kutatók a holografikus adattitkosítás megvalósíthatóságát vizsgálják, amellyel biztonságos holografikus bankkártyák, személyazonosítók, valamint beléptető rendszerek létrehozását szeretnék elérni.

* Idézet A holográfia hajnala és horizontja kiállítás anyagából.