当我们看事物时,光芒会依次经由眼球屈光系统(角膜、晶状体、玻璃体)的折射,聚焦在视网膜上,形成清晰的图像。
视觉中国供图

经由测试，该人工视网膜的光敏感度效果与人类的视网膜险些相称。
同时，它的感光细胞比人眼视网膜的相应和规复韶光要短得多。

在科幻电影里常常涌现这样的场景：拥有仿生眼的智能机器人可以实现对目标的远间隔精准打击；视觉受损的盲人，通过植入仿生眼就能完备规复视力……不要以为这只是编剧天马行空的想象，实际上，科学家们一贯致力于打造如电影中那样空想化的仿生视觉装置，并且已经取得了一些进展。

高性能的仿生眼，必须要以精良的人工视网膜为根本。
近日，中国喷鼻香港科学家联合美国科研团队开拓出一款高密度半球型人工视网膜。
研究职员表示，由该人工视网膜组装的EC-EYE仿生眼，首次在外不雅观上成功模拟了人眼，某些指标理论上能与人眼媲美。
前不久，该成果以论文形式揭橥于国际学术期刊《自然》上。

视网膜是人眼看清天下的关键

眼睛是地球上绝大部分生物主要的觉得器官，对付人类来说尤其主要。
据理解，人类所获取的环境信息中，有大约80%来自于眼睛。

光从外界进入眼球，经由角膜、晶状体、玻璃体，再聚焦到视网膜，视网膜将得到的信息转换成生物电旗子暗记，通过视神经传导到大脑皮层，大脑会自动解析旗子暗记天生图像，这便是视觉形成的全体过程。

人眼所具备的宽广视域、高分辨率和高感光度等特性，很大程度上得益于视网膜。
据理解，人眼的视网膜面积虽然还不到5平方厘米,但上面却有1.37亿个感光细胞,个中1.3亿个是杆状的视杆细胞,用以觉得弱光和黑白视像；700万个是锥体状的视锥细胞，用以觉得强光和彩色视像。

福建医科大学医学技能与工程学院眼视光学系副主任黄焱指出，从医学角度来看，如果把人的眼球比作一台相机，角膜是镜头，视网膜就像是底片。
视网膜上的图像旗子暗记传到大脑中,就能形成人的脑海中的视觉印象。

但是，人的眼球又不同于相机，人眼中的图像与外界环境也并不是像照镜子一样的大略映射关系。
正凡人的旁边眼受大脑调控，能够保持一定的位置关系，可以获取全方位、多角度的不同图像片段，再经由大脑领悟天生统一的环抱立体图像；动态环境中，乃至快速奔跑的状态下，人眼依旧可以获取稳定的图像；此外，人眼还具备自适应光芒能力，不论光芒强度如何，都能够自动进行亮度适应。

凹半球形状办理仿生眼图像聚焦难题

当前造成大部分患者失落明的紧张缘故原由便是视网膜退行性病变。
一旦视网膜受损，人眼就无法吸收光芒信息，无法产生视觉旗子暗记。
仿生眼能否帮助人“看清天下” 的关键之一，就在于是否能仿照精密的人眼视网膜构造。

人眼视网膜构成十分繁芜，尤其是视网膜的凹半球形状，历来是仿生眼研制难以打破的一大难题。

人眼的晶状体呈波折状，光芒通过晶状体后会发生波折，这样形成的图像常日是曲面的，人眼视网膜恰好可以对曲面图像进行完美捕捉，但以往的视觉装置是利用平面传感器来捕捉曲面图像，无法对图像进行完全聚焦，部分区域会模糊不清。

本次中美研究者发明的半球型人工视网膜通过制造成凹半球形状，成功办理了图像无法聚焦的难题。

在制造过程中，他们利用了一种钙钛矿光敏纳米线扮演“感光细胞”，通过将其紧密排布在半球状衬底上来仿照人眼视网膜的构成。

经由测试，该人工视网膜的光敏感度效果与人类的视网膜险些相称。
同时，它还能在接管光刺激后的19.2毫秒内作出相应，并在23.9毫秒内规复到原来的状态，这比人眼视网膜中感光细胞40—150毫秒的相应和规复韶光要短得多。

全面替代人眼还有很长的路要走

那么这种仿生眼可以完美替代人眼吗？答案是否定的。

黄焱指出，正凡人眼感光细胞能够感想熏染到的发光点约100万个旁边，这些发光点能够组成清晰的图像。
而人工视网膜虽然可以达到相应的性能指标，但是稳定性还难以保障。

这次引发轰动的仿生眼获取图像的能力虽然有了大幅提升，但是仿生眼传输的电子旗子暗记，与人眼的生物旗子暗记并不完备同等，二者无法实现充分转化，对中枢神经的刺激效果也有所不同。
目前的研究还没有完备破解大脑处理生物旗子暗记的事情机制，以是人工视网膜何时才能完备替代人眼视网膜，还是个未知数。

此外，由于电化学设备的性能会随着韶光的流逝而低落，以是人工视网膜也须要更多的测试来完善，以延长利用寿命。

虽然不能完备替代人眼，但是“在不考虑体积、功耗的情形下，仿生眼的部分性能可以远远超过人眼，例如极限视觉间隔、显微视觉能力、红外不雅观测能力等”，中国科学院上海微系统与信息技能所仿生视觉实验室主任张晓林说，人工视网膜虽然还无法让失落明患者完备规复视觉，但至少能做到让他们识别物体模糊形状等, 一定程度上方便患者的日常生活。

同时，张晓林指出，虽然仿生眼在医学领域的运用还有待大力推广，但是在智能机器人开拓方面，仿生眼与人工智能芯片的结合已经成功开展运用。
例如工业流水线上的机器人，可以在快速移动的传送带上准确地抓取物品。
其余，仿生眼还有望运用于无人驾驶、无人机导航、体育赛事全自动跟拍等领域，让未来的机器人更加智能。

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人造视觉装置并非适宜所有盲人

科学家曾研制出仿照人眼功能的视觉装置，不须要角膜、晶状体、玻璃体这些构造，而是直策应用摄像头获取图像信息，然后由无线发射器将图像传送到眼球表面的人工视网膜上，并转换为电脉冲旗子暗记，通过电极刺激视觉神经传送旗子暗记到大脑。

例如，2010年, 一家名为“第二视觉”的公司把一种叫做“阿格斯II型”的人造视觉装置植入68岁英国退休工程师埃里克·塞尔比的右眼。
此前，该患者因视网膜重度受损而失落明了近20年，手术后，患者可以依稀“辨识”出人行道等部分场景。

但值得把稳的是，那些先天性视觉受损以及长期失落明导致视觉神经萎缩的盲人，并不适宜安装这类装置。

此外，这项技能达到的效果，也只是让患者拥有大略的光感，看到类似打了“马赛克”的黑白天下，缺少光鲜的自然色彩，无法达到正凡人眼所捕获的图像质量。
“经由一定的演习后，患者才能从背景里分辨出一些大略物体，比如看到3个点，并且能同时移动，则可能意味着面前的东西是三角形。
”黄焱说。