世界上首款3D人工眼是如何工作的?(世界上首款3d游戏)
来源：中国科普博览会
眼睛是人类最重要的传感器官之一。通过视觉，人们可以感知外部物体的大小、明暗、颜色和运动，并获得对身体生存具有重要意义的各种信息。大约80%的知识和记忆是通过眼睛获得的，视觉是人和动物最重要的感觉。
失明不仅会给患者带来严重的生活障碍，还会给家庭和社会带来沉重的负担。
好消息是香港科技大学（HKUST）由科学家领导的国际团队开发了世界上第一个3D人工眼，这个‘电化学仿生眼’，人眼的曲面结构首次被复制，给视觉机器人和视力障碍患者带来了新的希望。
图片来源：http://ngdsb.hinews.cn/html/2008-03/16/content_7684.htm
令人好奇的是，人球真的能让盲人像正常人一样看到世界吗？它是怎么工作的？这一切都要从眼球的结构入手。
不是所有的人工眼，都能让人看清世界
要了解人工眼，首先要了解真眼的结构。
眼睛有三层外套，由三个透明的结构组成。最外层由角膜和巩膜组成，中间层由脉络膜、睫状体和虹膜组成。最内层是视网膜，就像从眼膜曲率镜中看到的视网膜血管一样。它从脉络膜的血管中循环。这些外套是房间水、玻璃体和柔性晶状体。
房间水，又称水样液，是一种清澈的液体，包括两个区域：晶状体暴露区、角膜和虹膜之间的前房。透明纤维形成睫状体悬挂韧带 (睫状带)悬挂晶状体。玻璃体和眼后房比眼前房大，位于晶状体后面和其他区域，覆盖在巩膜、腰带和晶状体周围。
我们已经知道眼睛的结构了。眼睛是如何带来视觉的？
视觉是通过眼睛在外部环境中接受一定频率范围内的电磁波刺激，通过中枢相关部分的编码处理和分析获得的主观感觉。本质上，人们的眼睛是通过反应光来获得视觉的。
人们的眼睛可以分为两部分：视网膜和折射系统（角膜、房间水、晶状体和玻璃体）。光通过折射系统在视网膜上成像，通过视觉神经进入大脑视觉中心，可以区分物体的颜色和亮度，从而看到视觉范围内的发光或反射物体的轮廓、形状、大小、颜色、距离和表面细节。
视觉形成原理
人眼的视野大约是95°、向内60°、向上60°、向下75°。位于颞部12处的视神经缺陷或盲点–15°、水平向下1.5°处，大约是7.5°高和5.5°宽。
从眼球的结构和视觉形成过程来看，人工眼球最关键的技术是视网膜。科学家们一直致力于创造与人类相当的视网膜，以实现真正的仿生视觉。
然而，由于球形人眼的曲面太难模仿，医院使用的平面集成电路芯片只能模拟一些人类视网膜，以提供模糊的视觉效果。科学家们花了几十年的时间来复制生物眼睛的结构和清晰度，但现有的视觉（主要是通过外部电缆连接的眼镜）是2D平面图像传感器的分辨率仍然很差。
世界上首款3D人工眼是如何工作的？
随着技术的发展，香港科技大学（HKUST）由科学家领导的国际团队开发了一个3D人工眼，这个‘电化学仿生眼’高密度传感器首次用纳米线和外部电子电路复制人眼的曲面结构。
这款电化学眼最主要的突破，是创造了一个3D三维人造视网膜。人工视网膜配有大量的纳米线感光器，用于模拟人类视网膜中的感光细胞。在实验中，团队用液态金属线模拟人眼后的神经线，将纳米线传感器与人造半球形视网膜后的一束金属线连接起来，成功复制了视觉信号的传输，并将电化眼看到的图像投射到计算机屏幕上。
电化学眼工作过程
电化学仿生眼
科技大学的电化学仿生眼（EC-Eye）的结构
人造视网膜远不止于人造视网膜“看见光明”这么简单
人造视网膜不仅能挽救盲人的视力，还能比人眼更强大。
首先，它消除了视觉盲点的问题。因为人眼的视神经在视网膜前，人眼感光细胞收集到的信号会先聚集在视网膜前，然后从视网膜前后传输到大脑。如果一个物体的图像刚刚落在这一点上，就看不见了，这叫盲点。
盲点形成示意图
这个问题，电化学眼就可以解决。在人造视网膜上，由于每个散布在上面的感光器，都可独立透过其后方连接的液态金属线将讯号传送至大脑，无需经过视网膜的某一点，因而消除了盲点的问题。
不仅如此，电化学眼还有许多插件功能，如夜视和红外线。我们都知道人眼在夜间是看不见的，但只要电化学眼使用不同的材料来提高传感器的敏感性和视觉光谱范围，就可以有夜视等功能。
此外，电化学眼还可以实现更高的成像分辨率，就像我们看视频分为高清和非高清一样。研究人员将传感器之间的距离缩小到3微米，人工视网膜上的传感器是真人眼睛的30倍。由于人工视网膜中纳米线传感器的密度高于人工视网膜中的传感细胞，如果每个纳米线传感器将来都能与视觉神经线连接，人工视网膜将能够接收更多的光信号，比人类视网膜具有更高的解像潜力。
更重要的是，与其他仿生眼相比，新开发的电化学眼不需要外设电池。3D太阳能电池中的理涉及太阳能电池中的电化学反应程序。原则上，人造视网膜上的每个感光器都可以像纳米太阳能电池一样，将光能转化为电能维持机械运作。经过进一步改进，电化学眼可以成为可以自我供电的图像传感器。当用作人工眼科义体时，不需要依赖外部电源或电路，这将比当前技术更方便应用。
这种电化学眼不仅能满足未来视力受损者的需要，还能应用于医疗机器人，实现照顾患者等一系列功能。
