再装一个眼睛变杨戬如何？仿生眼给盲人和机器人朋友带来福音

人眼是一种复杂的仪器，图像通过球体前面的一个弯曲的透镜进入，并通过其粘稠的玻璃体液体，然后到达感光视网膜，视网膜将信号传递给视神经，视神经将图像传送到大脑。

近十年来，科学家一直试图复制这种结构。现在，一种新的人造眼睛成功地模仿了人眼的球形形状。研究人员希望这项成果能带来更清晰的机器人视觉和假肢装置。

这项研究主要使用了钙钛矿材料，一种用于太阳能电池的导电和光敏材料，可以用来制造几千分之一毫米长的极细纳米线。来自于香港科学技术大学的研究者说，这些线模仿眼睛长而薄的感光细胞结构。项目的难点在于，如何在半球状基底上制造出纳米线阵列来形成这个半球状视网膜？构建一个弯曲的视网膜是很重要的，因为光只有在通过弯曲的晶状体后才会击中它。威斯康星大学麦迪逊分校的科学家说：“当你试图对某些东西成像时，镜头后形成的图像实际上是弯曲的，”他审阅了这篇新论文，但没有直接参与这项工作。“如果你有一个扁平的传感器，那么图像就不能非常清晰地聚焦。”视网膜是弯曲的，但是电子光传感器是刚性和扁平的。

为了解决这个问题，香港科学技术大学的研究者将软铝箔变形成半球形。然后他们用电化学方法处理这种金属，将其转化为一种叫做氧化铝的绝缘体。这个过程也使这种材料布满了纳米级的孔隙。结果，研究人员得到了一个弯曲的半球体，这个半球体上有密集聚集的孔，他们可以在其中“生长”钙钛矿纳米线。纳米线的密度非常高，它实际上甚至比人类眼睛中感光细胞的密度还要高。

一旦有了弯曲的“视网膜”，科学家们就把它整合到了一个假眼中，这个假眼的前端有一个弯曲的晶状体。受真实眼睛中这种特殊液体的启发，研究小组用离子液体（一种带电粒子可以在其中移动的液体盐）填充仿生版。

其中一个非常重要的组成部分是填充了离子液体的腔体，一旦这些纳米线产生电荷，电荷将与一些离子交换。这种电交换允许钙钛矿纳米线执行检测光的电化学功能，并将信号发送到外部图像处理电子设备。

当研究小组测试人造眼睛时，它成功地在19毫秒内做出了反馈，这是人眼所需时间的一半。它产生的图像对比度更高，边缘更清晰，比由像素数相近的平面图像传感器生成的图像更清晰。在某些方面，人造眼睛改善了自然视觉：它可以接收更大范围的波长，而且没有盲点。

生物医学公司Second-Sight负责临床和科学事务的副总裁杰西多恩（jessi Dorn）表示，这种假眼“真的很优雅，这是一件了不起的研究成果，但该成果的科学家并没有谈论它如何与人类视觉系统相连。”多恩致力于盲人治疗设备，包括一种叫做Argus II的视网膜假体，并指出开发电子接口只是第一步。这样的设备需要与人脑互动才能产生图像。最大的挑战之一是如何安全可靠地植入任何一种高分辨率接口，然后与人类视觉系统协同工作。

另外因为失明有很多不同的类型，完美的眼睛未必能产生完美的视力。例如，婴儿期和儿童期的大脑发育对处理视觉输入至关重要，因此，一个天生失明的人可能永远不会拥有在以后的生活中通过假眼看到东西所需的大脑线路。多恩注意到，接受Argus II植入物的都是成年人，他们是在成年后失去了视力。他们有不同程度的成功，一些人只获得区分光和影的能力，而其他人则能处理形状。从这个事例来看，想用这个假眼给盲人朋友带来光明，还有很多难关需要突破，而难点的高峰，到最后就会发现，不是眼睛本身，而是复杂视觉系统大脑回路的修复或线路的构建。尽管如此，人造眼睛可以立即应用于机器人视觉，它的应用前景是非常广泛的。