香港科大範志勇教授：人類可能距世界首個“超級人眼”約五年_風聞
谭婧在充电-谭婧在充电官方账号-偏爱人工智能（数据、算法、算力、场景）。-2020-05-25 18:03
仿生眼，也稱為視覺假體，是一種實驗設備，可以幫助視障人士恢復視力。不幸的是，研發具有圖像感應特性（例如超寬視野和高分辨率）的設備，以及創建具有球形和半球形視網膜的視覺設備，都對科學家提出了重大挑戰。
香港科技大學範志勇教授的研究團隊構建了一種仿生眼，其功能與人眼相近。這一論文，發表於《自然》雜誌上。
論文題目為：《A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina》。中文，《半球形納米鈣鈦礦陣列視網膜的仿生眼》。perovskite nanowire array，鈣鈦礦納米線陣列。
該團隊成功地製作了“超級人眼”的原型，一種人工視覺系統，該系統使用球形仿生電化學眼睛和半球形視網膜（由高密度鈣鈦礦納米線陣列製成）。研究的論研究小組描述了眼睛的發育以及與人類眼睛相比的狀況。在這項新的工作中，這個人造眼睛，它是根據人眼建模的，包括其各個部分的形狀。
他強調“我認為，如果一切順利，或許在五年內，這項技術就會變得實用。”
也可以理解為，香港科研團隊研究中的原型可以為機器人的“超級視覺”鋪平道路，也許最終也可以為人類提供“新視力”。
據香港科技大學範志勇教授介紹，這種仿生眼大小與人眼相當，直徑略超2釐米。這種仿生眼的結構也與人眼相似，由於人工視網膜中集成了大量的納米傳感器，理論上可以實現超過人眼的高分辨率成像。
模仿人眼最棘手的部分是其彎曲的本質。因此，目前使用的人造“眼睛”具有平坦的表面，使它們只能部分模仿人眼的視網膜。
範志勇教授介紹：“ 2012年，我想到了使用納米線和外部電子電路在曲面上實現高密度傳感器的想法。由此產生的仿生眼原型，將傳感杆之間的距離最小化為三微米，在人造視網膜上的傳感器比真正的人眼多30倍。”
人造眼睛能夠檢測到接近人眼的一系列光強度。而且它的光靈敏度也非常接近人眼，它對光強度變化的響應速度也比人眼快。至少從理論上講，它能夠產生非常高分辨率的圖像。在當前模型中，納米線被綁在一起，分為三或四根線，使眼球的分辨率僅為10x10像素，遠遠不及人眼。
這是因為與傳感器相比，電線的尺寸較大，為了使人造眼接近人眼的分辨率，必須將數百萬條非常細的電線連接到視網膜。
人造眼由鋁製鎢殼製成，可作為圓形外殼。它的前面有虹膜和晶狀體，後面有視網膜。殼體填充有離子液體。突破性的是視網膜。它的底部由氧化鋁製成，上面佈滿了小孔，每個小孔都裝有一個光電傳感器。視網膜的背面是細柔性線，該線已使用軟橡膠管密封。
視網膜通過聚合物插座固定在適當的位置，該插座允許鈣鈦礦納米線與背面的液態金屬線之間進行電接觸。
納米線被綁在一起，並連接到處理來自視網膜的光信息的計算機。
範教授在過去十年中的成就絕對是驚人的。除了被Clarivate Analytics任命為英國皇家化學學會會員和2018年高被引學者之外，他還從中國大陸和香港獲得了超過1600萬港元的研究資助。他的榮譽包括IEEE傳感器研究獎學金，伯克利傳感器與執行器中心（BSAC）傑出研究獎，科大工程學院的青年研究者獎和研究卓越獎，以及科大-中美百萬美元創業大賽主席獎和創新獎。
範教授團隊的博士後研究員顧雷雷博士是該論文的第一作者。顧博士回憶説：
“《自然》雜誌的編輯對我們的研究感到非常興奮，以至於在我們首次提交稿件後的五天內做出了回應。然後，我們花了將近一年的時間來微調我們的研究，重做實驗並根據他們的查詢重新提交內容豐富的論文。最大的挑戰是縮小尺寸，僅此一項，我們就花了10個月的時間以24/7的速度工作。在無數次失敗和巨大壓力之後，我們的努力獲得了回報。”
《自然》雜誌論文《摘要》：
“人眼具有出色的圖像感應特性，例如視野極廣，分辨率高，像差低且靈敏度高。具有這種特徵的仿生眼睛是非常需要的，尤其是在機器人技術和視覺假體中。然而，球形形狀和生物眼睛的視網膜構成為仿生設備的巨大挑戰。在這裏（論文），我們提出了一種具有半球形視網膜的電化學眼，該眼球由高密度的納米線陣列構成，可模仿人類視網膜上的感光器。該設備設計與人眼具有高度的結構相似性，當對單個納米線進行電尋址時，具有實現高成像分辨率的潛力。此外，我們通過重構投影到設備上的光學圖案來演示仿生設備的圖像感應功能。這項工作可能會導致仿生光敏器件在各種技術應用中得到使用。”
光敏傳感器是對外界光信號或光輻射有響應或轉換功能的敏感裝置，也是最常見的傳感器之一。專家稱，除了幫助個人提高視力外，這項工作甚至還可以幫助創建其他仿生光敏器件，這些器件可以用於“廣泛的技術應用”中。
範教授説，目前正在計劃進行動物和臨牀試驗。
“重見光明”是生活在黑暗中的人們的美好願望，科學家們也在努力。
（完）
《親愛的數據》出品
