4000万盲人有救了！“仿生眼”问世 5 年内让人复明
“当我睁开眼睛，发现自己竟然什么也看不见，眼前一片黑暗时，我像被噩梦吓倒一样，全身惊恐。”100多年前，海伦凯勒在自传《假如给我三天光明》中，把看不见世界的痛苦阐述得淋漓尽致。
▲ 海伦凯勒
科学研究和统计表明，人类从外界获得的信息约有75%是从视觉中获得的。当眼睛受到损害而完全丧失视力，每天都身处无尽的黑暗，想想都觉得可怕。
▲ 电化学眼（EC-EYE）仿生眼
那有什么办法可以盲人重见光明，换个眼睛可以吗？事实上还真可以！最新发表在《自然》杂志上的一项研究报道称，美国和香港的研究人员发明了一种名为电化学眼（EC-EYE）的仿生眼装置，可以帮助盲人重获视力！
3D 仿生眼球，科幻照进现实
科幻电影或动漫中，经常会出现这样的情节，拥有仿生眼的主角可以精准识别对手，或通过人造眼睛恢复视力。
▲ 巴特
动漫《攻壳机动队》中战斗力超强的巴特双眼失明后，就是靠人造眼睛恢复视力。电影《终结者》中，阿诺·施瓦辛格饰演的机器人，装备的仿生眼视力丝毫不比人眼差。
▲ 阿诺·施瓦辛格
在现实世界里，许多科学家一直致力于仿生眼的研发，试图还原科幻世界想象的场景。香港大学范智勇教授带领的团队，就是其中的佼佼者，他们发明的EC-EYE仿生眼是全球首个外观上完全仿造人眼的设计。
小黑查阅了范智勇发在《自然》杂志的论文，他这样写到：“我们‘仿生’眼睛的大小可与人眼媲美，直径略大于两厘米。它可以帮助盲人或视力障碍者感受光线，这种独特的设计具有比人眼更好的分辨率视觉的潜力。”
▲ 发在《自然》杂志的论文
按照范智勇的描述，我们可以了解，仿生眼其实是一个视网膜假体，原理是取代人体视网膜的感光功能。中学生物教科书上介绍过：光从外界进入眼球，经过角膜、晶状体、玻璃体，再聚焦到视网膜，然后视网膜将获得的信息转换成生物电信号，通过视神经传导到大脑视皮层，这样我们才能看到东西。
▲ 范智勇团队（前排左二为范智勇）
仿生眼不需要角膜、晶状体、玻璃体这些复杂架构，直接通过相机传感器获取外界视觉信息，通过连接尚未萎缩的视觉神经，将信号转换为大脑皮层可以理解的信号，这样视网膜受损的盲人就能看见外面的世界。
值得注意的是，仿生眼并不适用于所有盲人。仿生眼的前提是视觉神经正常，那些先天性视觉受损以及长期失明导致视觉神经萎缩的盲人并不适合安装仿生眼。
电子眼早已有之
相机传感器替代人类视网膜，仿生眼的原理看起来并不难。事实上，确实早有公司开始类似的研究，与仿生眼原理类似的人工电子眼发展已有20年，主要有美国Second Sight团队与德国iRetina Implant两家。
▲ 人工电子眼
按照Second Sight官网上的描述，人工电子眼由眼镜、微摄像头、微处理器三部分组成。通过配戴的眼镜摄像头采集到的信息，传导到植入眼内的微处理器，刺激视网膜细胞产生电信号，再传入大脑进行处理。
中国台湾的林口长庚医院就曾做过电子眼植入手术。今年30岁的左先生，5年前因视网膜失养症几乎全盲，但在安装了人工电子眼之后，视力逐渐恢复，拥有基本辨物能力。
▲ 左先生
同样幸运的还有73岁美国老人艾伦·泽拉德，患上严重视网膜色素变性的他，在10年前与妻子结婚时，甚至没来得及看上一眼自己的新婚妻子。如今，戴上了Second Sight公司的整套设备后，艾伦首次看到了妻子的容颜。
▲ 艾伦·泽拉德
人工电子眼可以帮助病人恢复视力，辅助失明的盲人辨别物体。然而，自身设计缺陷限制了它的推广使用。人工电子眼采用的相机传感器跟我们手机中使用的一样，都是平面结构，很难像人类生物视网膜那样聚焦，无法实现较高的分辨率。
据林和长庚医院视网膜科主治医师说：“目前使用的第二代人工电子眼系统，解析度仍低，只有60个像素。对病人来说，看起来就是一些光点、圆柱体，还需经过至少半年的复健期，来学习辨识这些光点代表哪些物体，例如什么形状是门、什么形状是杯子。就像我们小时候学字一样。”
“仿生眼”的价值
人工电子眼的局限性，催生了新兴的仿生眼。范智勇团队的EC-EYE仿生眼之所以引来巨大关注度，主要是因为他们首次将人工视网膜制造成半球形状，从而可以实现聚焦，让盲人更清楚的看世界。
范志勇教授解释说：人眼的光学布局比照相机中的平面图像传感器更为巧妙，其独特的圆顶形视网膜减少了穿过“镜头”的光的扩散，从而增强了聚焦效果。
▲ 人眼与仿生眼对比
为了制造半球状高分辨率人工视网膜，范智勇教授及同事展示了一种新设计：一种半球形上包含了紧密排布的光敏纳米传感器，模仿人眼的视网膜。然后这些传感器被连接到一束由液态金属制成的电线上，这些电线起到视神经的作用，将人工视网膜上的光学信号传导出来。
▲ 仿生眼内部结构
仿生眼人眼的整体结构相似，使得这个设备拥有了100°的广阔视野。相比之下，静态人眼的垂直视野大约为130°。这还不是最有价值的，真正让其火爆的是部分感官能力与人眼相差仿佛。
例如，人造视网膜可以探测到大范围的光强度，从0.3微瓦到每平方厘米50毫瓦。在被测量的最低强度下，人造视网膜中的每根纳米线平均每秒能检测到86个光子，与人类视网膜感光细胞的灵敏度相当。
五年内应用面临的挑战
关于仿生眼落地时间，范智勇表示：“如果一切都按计划进行的话，那么该技术有可能在5年内落地应用。”
目前，研究人员已经克服的最大挑战是，将该眼球塞进一个可能被用作植入物的球状体中。下一步，他们最大挑战是在活体生物上实际测试。据《每日邮报》报道，研究人员已经开始在动物和人类身上进行试验。
虽然范智勇信心十足，但是，要将这种人工视网膜应用于市场，还需要解决不少问题。首先，目前这种纳米光电传感器的像素只有100，这也意味着，它跟Second Sight人工电子眼的感知效果差不多，只能感知物体的轮廓。
▲ 仿生眼感知效果
重新设计的仿生眼为何没有高质量图像的获取能力？原因在于仿生眼传输的是电子信号，与人眼的视觉信号不一样，二者无法实现充分转化。
数年来，康奈尔大学的尼伦伯格一直在研究如何破译视网膜向大脑传输的信号。约两年前，她破译了老鼠的视网膜遗传密码，后来，她又破解了猴子的视网膜遗传密码。人类与猴子是近亲，猴子的视网膜密码都破解了，想必人类密码破解之日也不远了。
▲ 每个人都渴望光明
世卫组织的统计数据显示，全球有4000多万完全失明的盲人，还有数亿视觉障碍者，这些人每天都像海伦凯勒那样，期待拥有正常的实力，期盼上天给予光明。仿生眼目前面临的问题很多，像素、人类与仿生眼是否相容以及聚焦离子束蚀刻等昂贵加工手段，都是仿生眼大规模推广使用的阻碍。
不过瑕不掩瑜，当眼球都可以被仿制的时候，很多人都有了希望。科技发展如此迅猛，在未来的某个时间里，盲人或许真的可以植入仿生眼，尽情欣赏这个五彩斑斓的世界。