英國(guó)“生命科技”網(wǎng)站2月20日文章，原題：仿生“機(jī)器眼”融合自然與工程，為機(jī)器人視覺(jué)帶來(lái)新突破 自動(dòng)駕駛車輛面臨的最大挑戰(zhàn)之一是極端光照條件下的物體識(shí)別，例如駛出隧道或駛?cè)腙?yáng)光直射路段。目前的攝像頭通常需要寶貴的幾毫秒時(shí)間來(lái)調(diào)整數(shù)字曝光，在此期間，車輛處于“盲目”行駛狀態(tài)。但科學(xué)家發(fā)明的“仿生眼睛”解決這個(gè)問(wèn)題，它能像動(dòng)物的眼睛一樣瞬間適應(yīng)光線的變化，讓自動(dòng)駕駛更安全。

近日，發(fā)表在美國(guó)《科學(xué)機(jī)器人學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究提出了一種視覺(jué)系統(tǒng)，科學(xué)家利用液態(tài)金屬?gòu)?fù)制了動(dòng)物眼睛的適應(yīng)能力。這項(xiàng)里程碑式的成就并非僅僅是對(duì)生物美學(xué)的模仿，更是對(duì)AI面臨的最大挑戰(zhàn)之一的技術(shù)突破。這聽(tīng)起來(lái)就像科幻小說(shuō)里的情節(jié)。人在強(qiáng)光下瞳孔收縮，在黑暗中放大；貓的垂直裂隙瞳孔有助于夜間捕獵；羊的水平瞳孔利于觀察地平線。這些結(jié)構(gòu)源于數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化，使不同物種能夠在復(fù)雜環(huán)境中生存。研究團(tuán)隊(duì)將這種自然機(jī)制引入機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，讓“仿生眼睛”能夠根據(jù)環(huán)境光線變化自動(dòng)調(diào)節(jié)瞳孔大小，使其即便在光照不均或過(guò)曝環(huán)境中，也能保持穩(wěn)定的物體識(shí)別能力。

研究人員希望讓機(jī)器在光線突然變化時(shí)，通過(guò)硬件自身的物理調(diào)節(jié)提升視覺(jué)質(zhì)量，而不是完全依賴軟件后期修復(fù)圖像。研究人員表示，生物眼睛并非被動(dòng)成像，而是主動(dòng)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)以保護(hù)視覺(jué)和提高清晰度，研究團(tuán)隊(duì)因此嘗試構(gòu)建一個(gè)能進(jìn)行實(shí)時(shí)物理變化的人工視覺(jué)系統(tǒng)?！胺律劬Α钡年P(guān)鍵部件是一枚由液態(tài)金屬構(gòu)成的人工瞳孔。不同于傳統(tǒng)固體材料，液態(tài)金屬在電信號(hào)作用下可以改變形態(tài)。在強(qiáng)光環(huán)境中，液態(tài)金屬擴(kuò)展以縮小開(kāi)口，減少進(jìn)入系統(tǒng)的光線；在弱光下則收縮，讓更多光線通過(guò)。這一機(jī)制模擬了人類和動(dòng)物的瞳孔反射。

瞳孔之后是一塊仿生“視網(wǎng)膜”。研究人員采用弧形穹頂結(jié)構(gòu)的光傳感陣列，而非普通相機(jī)常見(jiàn)的平面?zhèn)鞲衅?。這種結(jié)構(gòu)更接近真實(shí)眼球形態(tài)，可實(shí)現(xiàn)約108度的廣視角，使系統(tǒng)在無(wú)需多攝像頭的情況下捕捉更大范圍的環(huán)境信息。

當(dāng)光線照射到仿生視網(wǎng)膜時(shí)，會(huì)產(chǎn)生反映環(huán)境亮度的電信號(hào)。這些信號(hào)傳遞至液態(tài)金屬組件，后者充當(dāng)類似人工神經(jīng)元的角色，產(chǎn)生脈沖式信號(hào)，控制瞳孔形變。整個(gè)系統(tǒng)形成閉環(huán)反饋：感知光線、生成信號(hào)、調(diào)節(jié)開(kāi)口，再次控制入光量。研究團(tuán)隊(duì)表示，這種方式更接近真實(shí)生物眼睛的工作原理。該系統(tǒng)不僅能夠模擬人類圓形瞳孔，還能復(fù)制多種動(dòng)物瞳孔形態(tài)，可以形成貓式垂直裂隙、羊式水平瞳孔，甚至類似烏賊眼睛的特殊形狀。不同瞳孔結(jié)構(gòu)會(huì)改變光線進(jìn)入方式和成像效果，帶來(lái)不同視覺(jué)優(yōu)勢(shì)。（蔣禮譯）▲