科学媒介中心仿生眼：让视觉障碍者重见光明

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（图源：OFANTASTIC COLOR ANIMATION TECHNOLOGY CO.,LTD.）

彭涛编译

在科幻电影中，拥有仿生眼的机器人可以精准地识别、分析、追踪目标，完成人类无法完成的任务。其实，这种画面不仅出现于科幻电影中，在现实生活中，许多科学家都致力于研发仿生眼，帮助视觉障碍者重见光明。然而，生物眼睛的球形特性，尤其是半球形视网膜，对仿生眼的研发提出了巨大的挑战。5月20日，《自然》杂志发表了香港科技大学范智勇教授团队的论文，该团队成功研发了一种可以媲美人类视网膜的人工视网膜，由该视网膜组成的仿生眼，在某些情况下甚至比人眼看得更清楚。

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仿生眼的结构、形状和大小都与人眼高度相似，对单个纳米线进行电寻址时，具有实现高成像分辨率的潜力。相比相机中的平面图像传感器，人眼具有天然的巧妙光学成像优势：半球形的视网膜减少了从晶状体通过的光线，突出了焦点；具有特殊的图像感知特性，例如视野宽广、高分辨率和低像差。理论上，仿生眼的结构要和人眼相似，尤其是半球形视网膜。因此，想要研发出可以媲美人眼的仿生眼，就必须研发优越的人工视网膜。而人眼视网膜的形状和结构，使人工视网膜的研发颇具挑战性。

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人类视觉系统与仿生眼成像系统的总体比较
为了研发高分辨率人工视网膜，范智勇团队设计了一种新方案。仿生眼后部的人工视网膜与前部的半球形外壳结合，形成一个球形腔体（眼球），前部的半球形外壳由铝内衬钨膜制成。一种类似于玻璃状的离子液体填充在仿生眼的晶状体和视网膜之间，仿生眼的晶状体固定在眼球的小孔中。这项技术的关键突破点是半球形视网膜：密集排列的钙钛矿光敏纳米线（作为光感受器，以模拟人眼视网膜中的感光细胞）被固定在氧化铝膜的孔中。硅树脂制成的插座用于固定视网膜，以确保纳米线和背面的液态金属线之间的电接触。而液态金属线通过将信号从纳米线传输到用于信号处理的外部电路，来模拟神经纤维。

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高密度仿生眼有哪些优势仿生眼与人眼在构造方面具有高度相似性，但真正使其脱颖而出的是它的感官能力优于其他同类产品。早前的人工视网膜是在平坦坚硬的基底上制作光感受器，要么被转移到弯曲的支撑表面上，要么被折叠成弯曲的基底。这种制作方案需要预留足够空间以便传输或折叠，限制了光感受器成像单元的密度。相比之下，范智勇教授团队研发的仿生眼，纳米线直接放置于曲面上，可以更紧密地排列在一起。纳米线的节距为500纳米，密度高达4.6×108/平方厘米，远高于人类视网膜上感光细胞的密度（约107/平方厘米）。如果能实现适当的电接触，就有可能实现高成像分辨率。