既可以连接“生物脑”又可以连接“人工脑”的仿生眼，距离我们还有多远？@上海交大顾磊磊
视觉，是人类最主要的感官，
有超过80%的信息通过两只眼睛来输入。
然而，全世界有近3亿人视觉受损，
约4000万人全盲，
但大面积的视觉恢复，
一直面临着很大的挑战。
如何帮助视障群体重见光明？
许多人对仿生眼翘首以盼。
近日，在这一领域取得突破性成果的上海交通大学长聘教轨副教授顾磊磊在由上海人工智能研究院主办、闵行春申金字塔人才学院协办的第八期“科创·新青年Talk”活动上谈道，仿生眼要实现真正的应用，可能还有很长的路要走。
仿生眼的难点在哪里？
人工视网膜，
是仿生眼的重要组成部分，
而这也是一个很大的难点。
顾磊磊谈道，这过程中，
目前最难的是曲面集成。
曲面集成的视网膜可以实现感光器件从二维平面到三维立体的跨越。这一结构上的变化，从光学上说，可以让感光器件与透镜匹配得更好，增大视角；另一方面，球形结构的仿生眼也更为贴近人眼的结构，可以更好地服务于视觉修复。
但是，曲面集成面临着重重挑战，“现在的曲面集成遇到的最大的问题是集成度太低：最高的记录也不过只有528个像素点。”顾磊磊介绍道，而普通的平面图像传感器有几千万个像素，因此，若想进一步发展，就需要发明新的集成工艺。
2020年，顾磊磊团队的仿生眼成果发表在Nature上，受关注度挤进所有Nature论文前10%，并入选半导体学报评选的2020年度中国半导体十大研究进展。
顾磊磊的团队基于钙钛矿材料纳米线制作了人工视网膜。顾磊磊介绍道，选择钙钛矿材料纳米线，主要基于两点考虑，一是物理光电特性上来说，纳米线感光很好，二是结构上这一材料又与生物的感光细胞阵列非常相似。
尽管目前的研究还处于相对基础的阶段，但顾磊磊认为，这一材料蕴含着非常好的潜力，未来的提升空间广阔：“证明其潜力有两个要求，一是单个像素的面积要很小，二是小像素的密度要足够高。”
目前，按照纳米线的材料特性预测，将可以集成有30亿个像素点，是人眼的三十倍。
同时，顾磊磊的人工视网膜，可以做到类似于复眼的阵列结构。复眼结构将带来特别宽广的视野，顾磊磊以蚊子举例，“夏天打蚊子或者苍蝇的时候总是非常难以打到，这正是因为它们有着复眼，感官非常灵敏。”因此，对于仿生眼的未来，顾磊磊十分看好：“不仅能实现视觉修复，可能还能实现一些视觉增强。”
从视觉修复到人工智能
仿生眼的潜力有多大？
“人的视觉不光靠眼睛，更多的还靠着大脑，所以我们希望，我们前面的感光部分、信息摄取部分能够和后面的信息处理部分联合起来共同构成一个智能的视觉系统。”顾磊磊谈道。
信息处理部分，可以分成两类
——仿生脑与生物脑，
这也正对应了仿生眼的两个应用方向：
视觉修复与人工智能
人工智能的发展，有“三驾马车”：
智能感知终端、高速的传输网络
和算法支持，
而感知终端位于最头部。
“如果我们能够修正、改进这个感知端，后面的环节也可以随之改进，然后可以促进新一代人工智能的发展。”顾磊磊谈道，“因此我们想通过学习生物界、自然界中各种眼睛，来改进目前的相机系统，希望能够实现精简结构、提高成像质量、提高信息传输效率等目的。”
据顾磊磊介绍，在人工智能的许多领域，仿生眼都有着不可小觑的前景。例如，在自动驾驶中，导航避障“快速反应”是一个难点——很多时候不需要看清障碍物到底是什么，而只是需要知道有没有障碍物，“如果能从传感器端实现这个效果，相应的，算法也会简单很多，整个系统的反应速度也会提高很多。”
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