最新發(fā)表在《自然》上的一項(xiàng)研究報(bào)道稱，像人類視網(wǎng)膜一樣靈敏的仿生眼可以使數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的人有機(jī)會(huì)重見光明，并且將在短短5年內(nèi)面世。

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這其實(shí)是由香港和美國(guó)研究人員制造的一個(gè)特殊設(shè)備，被稱為EC-EYE（EyeroChemical EYE）。該研究的突破性成果于5月20日發(fā)表在《自然》（Nature）雜志上，題為“A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina”，由香港科技大學(xué)顧磊磊（Leilei Gu）、范智勇等人發(fā)表。

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世界上第一個(gè)3D人工眼球，將比真正的人眼具有更清晰的視力。人造眼球通過各種微型傳感器來(lái)創(chuàng)建圖像，這些微型傳感器模擬了人類眼球的光檢測(cè)感光細(xì)胞。

而傳感器被包裝成鋁膜和鎢膜，形成一個(gè)直徑超過2㎝的半球形，模仿人類視網(wǎng)膜。

EC-EYE讓人想起1968年的科幻電影《2001：太空漫游》中險(xiǎn)惡的超級(jí)計(jì)算機(jī)HAL。

香港科技大學(xué)范智勇教授表示，目前正在計(jì)劃進(jìn)行動(dòng)物和臨床試驗(yàn)?！八梢杂糜谝曈X假體，以幫助盲人或視力障礙者。它可以作為仿生眼使用?！睋?jù)估計(jì)，全世界盲人有2.85億。

他補(bǔ)充說，獨(dú)特的設(shè)計(jì)具有提供比人眼更好的分辨率視覺的潛力：他們將會(huì)把設(shè)備的納米傳感器的密度，提高到真實(shí)人眼中感光器密度的10倍以上。

動(dòng)物和臨床試驗(yàn)也正在計(jì)劃中。范志勇教授稱：“我們希望在生物相容性、穩(wěn)定性和性能方面進(jìn)一步改善我們的設(shè)備?！薄拔艺J(rèn)為，如果一切都按計(jì)劃進(jìn)行，那么也許在5年內(nèi)該技術(shù)將變得實(shí)用。”

在不久的將來(lái)，該設(shè)備可能還會(huì)更早地在類人機(jī)器人中找到應(yīng)用——專家認(rèn)為，其能力將很快超越人類。我們可以花幾年的時(shí)間來(lái)進(jìn)一步提高響應(yīng)速度和穩(wěn)定性。然后它很快可以用于某些類人機(jī)器人。”

范教授解釋說，人眼的光學(xué)布局比照相機(jī)中的平面圖像傳感器更為巧妙。

其獨(dú)特的圓頂形視網(wǎng)膜減少了穿過“鏡頭”的光的擴(kuò)散，從而增強(qiáng)了聚焦效果。

到目前為止，制作復(fù)制這些更自然特征的合成版本是不可能的。但范教授及其同事通過開發(fā)用作視網(wǎng)膜的高密度光電傳感器陣列，則挑戰(zhàn)了新的“不可能”。

這些傳感器陣列，直接形成在氧化鋁（一種幾乎與鉆石一樣堅(jiān)硬的化學(xué)物質(zhì)）的孔內(nèi)部。

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（圖：EC-EYE的總體結(jié)構(gòu)）

由密封在軟橡膠管中的液態(tài)金屬（共晶鎵-銦合金）制成的細(xì)而柔軟的電線，將信號(hào)傳輸?shù)酵獠侩娐芬赃M(jìn)行處理，這正是模仿了神經(jīng)神經(jīng)纖維。

“視網(wǎng)膜”通過硅酮聚合物制成的插座固定在適當(dāng)?shù)奈恢茫簯B(tài)金屬線和納米線之間的銦層可以改善兩者之間的電接觸。帶有模擬虹膜的鏡頭放在該設(shè)備的前端，使它看起來(lái)像眼球。

背側(cè)的視網(wǎng)膜和前端的半球形殼體結(jié)合起來(lái)，形成球形電離室（即“眼球”），前側(cè)的半球形殼體由鋁和鎢膜制成。

而仿生眼的內(nèi)腔充滿了離子液體，該離子液體可反映出真人的玻璃體液（晶狀體和視網(wǎng)膜之間的凝膠），用于納米線的電化學(xué)操作。

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（圖：EC-EYE的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)）

總體結(jié)構(gòu)相似性提供了100°的寬視野。靜態(tài)的人眼可以控制高達(dá)160°的角度，目前他們正在追趕新的目標(biāo)水平。

“人眼視野開闊，分辨率高，對(duì)光非常敏感……這要?dú)w功于視網(wǎng)膜的圓頂形狀和大量的感光細(xì)胞——每平方厘米約1000萬(wàn)個(gè)?！?/p>

“重現(xiàn)模仿這些特征的合成眼對(duì)于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域和假肢視覺設(shè)備的開發(fā)非常重要?！?/p>

在實(shí)驗(yàn)中，人造眼睛在計(jì)算機(jī)屏幕上以低分辨率重建圖像（字母“ E”、“ I”和“ Y”），從而“看見”了周圍的一切。

不過，研究人員表示，這是一種概念驗(yàn)證裝置，分辨率不高。這是因?yàn)樵蛢H包含100個(gè)像素，每個(gè)像素具有三根納米線。研究人員計(jì)劃擴(kuò)大規(guī)模。

同時(shí)，他們認(rèn)為該設(shè)計(jì)有望實(shí)現(xiàn)比人眼更高的分辨率，因?yàn)閷⒓{米線密度提高到人眼光感受器的10倍以上有可能實(shí)現(xiàn)。

除了制造技術(shù)上的問題，使用壽命，以及如何安全地讓感光設(shè)備與大腦交互產(chǎn)生圖像，也將是接下來(lái)他們需要考慮的問題。

“我們的大腦通過眼睛獲得了周圍環(huán)境的80％以上的信息?！蓖箍敌谴髮W(xué)麥迪遜分校的光學(xué)工程師Jianghongrui（未參與本研究）說：“而EC-EYE為模仿相機(jī)式人眼和類似昆蟲的復(fù)眼而帶來(lái)了許多突破?！?/p>

“真正使它從以前報(bào)道的設(shè)備中脫穎而出的是，其許多感官功能與其天然同類產(chǎn)品相比具有優(yōu)勢(shì)?！背烁叩囊曈X分辨率，從其他多個(gè)角度來(lái)看，人造眼都可以在人類的視覺的基礎(chǔ)上改善和提升：它可以接收更大范圍波長(zhǎng)的光，也不存在所有脊椎動(dòng)物都有的視覺盲點(diǎn)，甚至對(duì)光信號(hào)的響應(yīng)速度可能也變得更快。

編譯/前瞻經(jīng)濟(jì)學(xué)人APP資訊組