无须“开卷”即可阅读

    【科普小博士】

    无须“开卷”就可阅读？这听起来像是超现实的特异功能，正在成为现实。日前，美国麻省理工学院和美国佐治亚理工学院的研究人员合作，开发出一种太赫兹成像系统，能够阅读合上的书籍：研究人员用一叠每页印有一个字母的纸张对这一成像系统的样机进行了测试，结果显示，系统能准确辨认前9页纸张上的字母。

    太赫兹泛指频率在0.1-10太赫兹（波长为3000微米至30微米）范围内、介于微波和红外线之间的电磁波。相对于其他电磁波段，太赫兹具有独特优势——它像X射线和声波一样，可以穿透物体表面成像。而且，不同的化学物质在吸收太赫兹辐射后，会表现出不同的频率特征，因此可以区分墨水和白纸。

    书页之间的空气间隔约为20微米，但这个空间已经足够太赫兹成像系统“施展”，区分空气和纸张。同时麻省理工学院的研究人员开发出一种算法，可以从纸张上获取图像；佐治亚理工学院的研究人员开发的算法，可以“读出”单个扭曲的或者不完整的字母。

    这一系统的最大难点是如何过滤掉干扰信号。科研人员介绍，大部分的太赫兹辐射会被纸张吸收或者反射，一些辐射则在返回传感器前在纸张之间四处反弹，形成干扰信号；另外，传感器的电子部件也会产生背景噪声。为了滤掉这些干扰信号，研究人员通过信号到达时间，区分出真正的反射信号；再通过对于反射能量的测量和推算来提取反射面的化学属性信息，从而对纸张上的字母进行辨认。目前，这套系统可以准确地推算从摄像头到一叠纸中前20张纸的距离。但是，超过9张纸后，发射信号的能量会变低，不同频率特征会被噪音覆盖。

    这一系统在安全检查、古文献研究等方面将有很广泛的应用。论文通讯作者、麻省理工学院媒介实验室研究人员赫什马特说：“纽约大都会博物馆已经对这个系统表现出极大兴趣，因为这项新技术可帮助他们阅读一些不便触碰的古董书。”这个系统还可用于分析任何薄层结构组成的材料，比如机器零部件及药品的包装等。研究人员表示，将继续提高检测器精准度及辐射源能量，让真正的深层透视成为可能。