在航空航天领域,仿生眼也能发挥它的价值。航天器对自身的体积重量有严格的要求,如果使用传统相机,要达到超广角甚至 360° 全景成像,需要使用很多镜头组,或者像火星车一样,使用少量摄像头但需要大范围旋转,前者需要更多摄像头,后者需要马达驱动系统,两种方案无疑都会增加航天器的能耗和重量。范智勇表示,“球形仿生眼,尤其是仿生复眼,视角接近 360°,以之取代平面摄像头,可以大大简化镜头的设计,降低整体质量和体积。”
此外,在范智勇看来,由于仿生眼所用材料的光谱响应范围比人眼的光谱响应范围更宽广,人类借助仿生眼甚至可以看到红外线和紫外线。
他告诉 DeepTech,大疆创新的无人机、港科大的自动驾驶项目、商汤科技的机器视觉研究和华为的手机摄像头,都可能是 “仿生眼” 的潜在应用场景,目前正在探讨具体的合作方式。
有望打破国外技术垄断
“仿生眼是一个特殊的光电探测器件。” 范智勇说。
一直以来,范智勇都始终聚焦于做发光器件和光电探测器件等光电研究,他的另一个身份,是先进显示与光电子技术国家重点实验室的成员。
早在 2011 年,范智勇就想基于人眼的生物学特征创造一种全新的光电器件,但因为这一 “非常科幻” 的想法在当时面临着太多的挑战,并没有迅速推进下去。2011-2016 年间,范智勇和其学生顾磊磊在这方面做了很多基础性工作,才逐渐有了一些技术积累和科研成果,仿生眼的研究就这样慢慢起步了。如今,他们已经做出了仿生眼的原型,当初来自科幻电影的梦想正慢慢得以实现。
当前,他们正致力于推动仿生眼在机器视觉提升和人眼视觉障碍治疗等方面的应用。
他们希望可以从科幻电影中获得灵感,真正地把仿生眼用在机器人上。与人眼一样,球状仿生眼不仅可以快速转动,还具有 150-160° 的视角,同时也能避免人眼中由于视网膜倒装造成的光损失及盲点问题。从理论上讲,仿生眼的成像效果要优于当前的手机摄像头和广角相机,能以更大角度采集场景数据,在机器人、无人机、无人驾驶等领域具有很好的应用前景。
同时,他们也在实践中发现,仿生眼同样可以用来造福人类。
来自世界卫生组织(WHO)等机构的数据显示,全球范围内已有 50 多亿眼科疾病患者,其中中国有 10.8 亿;目前全球眼科市场规模超过了 500 亿美元,中国的眼科市场总体规模已经由 2015 年的近 1000 亿人民币增长到了 2019 年的 1700 亿人民币,年化增长率高达 14% 左右。
可见,当前全盲、半盲和视觉残障人士对仿生眼有着非常急切的需求。