香港科大范志勇教授：人类可能距世界首个“超级人眼”约五年_风闻

科幻电影中，机器人植入了仿生眼睛，他们可以像人类一样看见，甚至比人类的视力更好。

仿生眼，也称为视觉假体，是一种实验设备，可以帮助视障人士恢复视力。不幸的是，研发具有图像感应特性（例如超宽视野和高分辨率）的设备，以及创建具有球形和半球形视网膜的视觉设备，都对科学家提出了重大挑战。

香港科技大学范志勇教授的研究团队构建了一种仿生眼，其功能与人眼相近。这一论文，发表于《自然》杂志上。

论文题目为：《A biomimetic eye with a hemispherical perovskite nanowire array retina》。中文，《半球形纳米钙钛矿阵列视网膜的仿生眼》。perovskite nanowire array，钙钛矿纳米线阵列。

该团队成功地制作了“超级人眼”的原型，一种人工视觉系统，该系统使用球形仿生电化学眼睛和半球形视网膜（由高密度钙钛矿纳米线阵列制成）。研究的论研究小组描述了眼睛的发育以及与人类眼睛相比的状况。在这项新的工作中，这个人造眼睛，它是根据人眼建模的，包括其各个部分的形状。

香港科技大学的范志勇教授在接受《太阳报》采访时表示，“有可能制造出仿生眼”。

他强调“我认为，如果一切顺利，或许在五年内，这项技术就会变得实用。”

也可以理解为，香港科研团队研究中的原型可以为机器人的“超级视觉”铺平道路，也许最终也可以为人类提供“新视力”。

据香港科技大学范志勇教授介绍，这种仿生眼大小与人眼相当，直径略超2厘米。这种仿生眼的结构也与人眼相似，由于人工视网膜中集成了大量的纳米传感器，理论上可以实现超过人眼的高分辨率成像。

模仿人眼最棘手的部分是其弯曲的本质。因此，目前使用的人造“眼睛”具有平坦的表面，使它们只能部分模仿人眼的视网膜。

范志勇教授介绍：“ 2012年，我想到了使用纳米线和外部电子电路在曲面上实现高密度传感器的想法。由此产生的仿生眼原型，将传感杆之间的距离最小化为三微米，在人造视网膜上的传感器比真正的人眼多30倍。”

人造眼睛能够检测到接近人眼的一系列光强度。而且它的光灵敏度也非常接近人眼，它对光强度变化的响应速度也比人眼快。至少从理论上讲，它能够产生非常高分辨率的图像。在当前模型中，纳米线被绑在一起，分为三或四根线，使眼球的分辨率仅为10x10像素，远远不及人眼。

这是因为与传感器相比，电线的尺寸较大，为了使人造眼接近人眼的分辨率，必须将数百万条非常细的电线连接到视网膜。

人造眼由铝制钨壳制成，可作为圆形外壳。它的前面有虹膜和晶状体，后面有视网膜。壳体填充有离子液体。突破性的是视网膜。它的底部由氧化铝制成，上面布满了小孔，每个小孔都装有一个光电传感器。视网膜的背面是细柔性线，该线已使用软橡胶管密封。

视网膜通过聚合物插座固定在适当的位置，该插座允许钙钛矿纳米线与背面的液态金属线之间进行电接触。

纳米线被绑在一起，并连接到处理来自视网膜的光信息的计算机。

香港科技大学的官网介绍，范志勇教授是40多岁的电子与计算机工程教授。他已在顶级期刊上发表了170多篇研究论文，被引用了18000次。他的研究小组的最新里程碑是一篇学术论文发表在著名科学期刊自然。开朗的教授总是面带微笑，喜欢他正在做的一切，从提出“疯狂的”研究想法到教育年轻人。

范教授在过去十年中的成就绝对是惊人的。除了被Clarivate Analytics任命为英国皇家化学学会会员和2018年高被引学者之外，他还从中国大陆和香港获得了超过1600万港元的研究资助。他的荣誉包括IEEE传感器研究奖学金，伯克利传感器与执行器中心（BSAC）杰出研究奖，科大工程学院的青年研究者奖和研究卓越奖，以及科大-中美百万美元创业大赛主席奖和创新奖。

范教授团队的博士后研究员顾雷雷博士是该论文的第一作者。顾博士回忆说：

“《自然》杂志的编辑对我们的研究感到非常兴奋，以至于在我们首次提交稿件后的五天内做出了回应。然后，我们花了将近一年的时间来微调我们的研究，重做实验并根据他们的查询重新提交内容丰富的论文。最大的挑战是缩小尺寸，仅此一项，我们就花了10个月的时间以24/7的速度工作。在无数次失败和巨大压力之后，我们的努力获得了回报。”

《自然》杂志论文《摘要》：

“人眼具有出色的图像感应特性，例如视野极广，分辨率高，像差低且灵敏度高。具有这种特征的仿生眼睛是非常需要的，尤其是在机器人技术和视觉假体中。然而，球形形状和生物眼睛的视网膜构成为仿生设备的巨大挑战。在这里（论文），我们提出了一种具有半球形视网膜的电化学眼，该眼球由高密度的纳米线阵列构成，可模仿人类视网膜上的感光器。该设备设计与人眼具有高度的结构相似性，当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。此外，我们通过重构投影到设备上的光学图案来演示仿生设备的图像感应功能。这项工作可能会导致仿生光敏器件在各种技术应用中得到使用。”

光敏传感器是对外界光信号或光辐射有响应或转换功能的敏感装置，也是最常见的传感器之一。专家称，除了帮助个人提高视力外，这项工作甚至还可以帮助创建其他仿生光敏器件，这些器件可以用于“广泛的技术应用”中。

范教授说，目前正在计划进行动物和临床试验。

“重见光明”是生活在黑暗中的人们的美好愿望，科学家们也在努力。

（完）

《亲爱的数据》出品