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仿生人會(huì)夢(mèng)見電子羊嗎?沒有人知道。但現(xiàn)在,「仿生羊」可能會(huì)看見「電子人」。澳大利亞的科學(xué)家們花了3個(gè)月,通過手術(shù)給一小群綿羊的視網(wǎng)膜后植入了仿生眼,這群羊從此有了超出它們所能見的「異常敏銳的視力」。▲圖片來自:GettyImages/fut
仿生人會(huì)夢(mèng)見電子羊嗎?
沒有人知道。但現(xiàn)在,「仿生羊」可能會(huì)看見「電子人」。
澳大利亞的科學(xué)家們花了 3 個(gè)月,通過手術(shù)給一小群綿羊的視網(wǎng)膜后植入了仿生眼,這群羊從此有了超出它們所能見的「異常敏銳的視力」。
▲圖片來自:Getty Images/futurism
新研究發(fā)表在了《生物材料》上,重要的是,這些仿生眼沒引起任何不良反應(yīng),這也就表示它可以長(zhǎng)期植入,安全且穩(wěn)定。
所以,悉尼大學(xué)和和新南威爾士大學(xué)的團(tuán)隊(duì)很快提交了文件,準(zhǔn)備正式開始人體試驗(yàn)。
它可不是動(dòng)作電影反派戴的那個(gè)玻璃眼珠子,它真的能讓失明的人眼前重現(xiàn)光明。
睜開仿生眼,看見新世界
這款即將進(jìn)入人體的仿生眼,名為 Phoenix 99。
首先,看看它是如何工作的。
Phoenix 99 主要由兩個(gè)部分組成:刺激器和通信模塊。
刺激器將植入到眼睛視網(wǎng)膜上,通信模塊插在耳后皮膚下面,人們?cè)诖魃弦桓毖b有微型攝像頭的眼鏡,設(shè)備就齊全了。
它們以無線方式連接,微型攝像頭捕捉到畫面,然后以電信號(hào)的形式傳輸?shù)酵ㄐ拍K上,通信模塊將信號(hào)解碼為電脈沖模式,再傳到植入視網(wǎng)膜上的刺激模塊,最后沿視神經(jīng)傳遞給大腦。
這樣,視障人士就看到了畫面。
原本,正常視力下,畫面是可以直接傳入視網(wǎng)膜,光線會(huì)轉(zhuǎn)化為電信號(hào),再通過神經(jīng)元發(fā)送到大腦。
但一些視網(wǎng)膜疾病患者的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞被破壞,導(dǎo)致中途無法傳送,就產(chǎn)生了視覺障礙。
Phoenix 99 創(chuàng)新之處,就是繞過了這些受損細(xì)胞,直接刺激底層仍有功能的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞,欺騙大腦感覺到了光線。
在綿羊身上的研究也發(fā)現(xiàn),這種設(shè)備對(duì)身體影響非常小。
悉尼大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師 Samuel Eggenberger 說道:
設(shè)備周圍的組織沒有出現(xiàn)意外反應(yīng),所以我們預(yù)計(jì)它可以在人身上保持多年。
目前,它主要對(duì)因退行性失明(如色素性視網(wǎng)膜炎)的患者起作用,也就是視網(wǎng)膜損壞了,但視神經(jīng)仍能工作,這種疾病也堪稱眼科界的「世界性難題」之一。
最終視障人士看到的畫面,可能和人們想象的正常視力有很大不同,而是一種初級(jí)的視覺形式,能夠感知光、影,還有形狀。
但如果普及,這已經(jīng)是很大的進(jìn)步。
雖然類似的視網(wǎng)膜電刺激概念,在世界各地都有人進(jìn)行過測(cè)試,但結(jié)果都不太穩(wěn)定,在 Samuel Eggenberger 看來,需要一步步來。
這個(gè)仿生眼能提供視障人士周圍環(huán)境的簡(jiǎn)單信息,比如檢測(cè)障礙物,然后就能幫他們進(jìn)行導(dǎo)航、定位,甚至閱讀大字等等。
在 Phoenix 99 前頭,其實(shí)已經(jīng)有很多科技公司盯上了仿生眼。
未來幾年內(nèi),它們很可能將在我們身邊的視障朋友生活中司空見慣。
▲ 圖片來自:Bionic Vision Technologies
那些全球最酷的仿生眼們
我們把一根細(xì)導(dǎo)線放置在靠近視網(wǎng)膜的地方,通入一點(diǎn)點(diǎn)的電流,病人看到了一個(gè)亮點(diǎn)。
接著,當(dāng)我們放入兩根電線的時(shí)候,病人看到了兩個(gè)亮點(diǎn)。
Greenberg 說道,他是知名眼球科技公司 Second Sight 的首席執(zhí)行官。
盡管 Phoenix 99 還沒商用,但 Second Sight 的仿生眼早在 2011 年,就安裝到了患者身上,2013 年,它們的產(chǎn)品 Argus II 面世,這也是 FDA 批準(zhǔn)的世界首個(gè)用于重度視網(wǎng)膜變性而失明的視覺恢復(fù)系統(tǒng)。
現(xiàn)在,全球已經(jīng)有 350 多人安裝了 Argus II。
它和 Phoenix 99 工作原理相同,也是一種視網(wǎng)膜植入物和體外穿戴設(shè)備結(jié)合而成,成像效果比較模糊且限于黑白。
不過它對(duì)于視障者的意義,或許比它的技術(shù)更重大。
使用者 Ross Doerr 回憶道,他永遠(yuǎn)都忘不了在一個(gè)假期看到了圣誕樹上閃閃發(fā)光的燈;68 歲的老人戴上設(shè)備后,第一次看見自己的妻子,激動(dòng)地哭了出來;還有人在短短幾年內(nèi),可以戴上 Argus II 出行、滑雪、射箭……
全球不少科技公司都在研究仿生眼系統(tǒng),因?yàn)橐曊蠁栴}其實(shí)有各種各樣的原因,不同公司都在致力尋找自己的方向。
澳大利亞公司 Monash Vision Group 就解決了視神經(jīng)損害的問題。
許多臨床上失明的人都患有視神經(jīng)受損,Monash Vision Group 制造了一種革命性的皮質(zhì)視覺設(shè)備 Gennaris,整體為一個(gè)定制的頭部裝置,帶有攝像頭、無線發(fā)射器、視覺處理器及其軟件,還有一組植入大腦的 9×9mm 芯片。
前年,Gennaris 已經(jīng)在墨爾本進(jìn)行人體臨床試驗(yàn)了,這項(xiàng)技術(shù)還有望為當(dāng)下無法治愈的神經(jīng)系統(tǒng)疾病,如肢體麻痹等,提供新的治愈機(jī)會(huì)。
黃斑病變(AMD),也是困擾很多老年人的一種眼疾。
黃斑病變后,患者視覺就會(huì)變模糊,或眼前出現(xiàn)甩不掉的黑點(diǎn),AR 隱形眼鏡公司 Innovega 曾通過其人工晶體 iOptik 來治療這個(gè)問題。不過另一家名為 Pixium Vision 的法國(guó)公司更落地。
早在 2018 年,它們的小型無線光伏視網(wǎng)膜下植入物 PRIMA 就被 FDA 批準(zhǔn)開始臨床研究。
這是一種由無線視網(wǎng)膜下植入物和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)眼鏡組合而成的「仿生眼」。
而且,它比 Argus II 更小、更簡(jiǎn)單、更便宜,還無需動(dòng)腦部手術(shù)。
2019 年,法國(guó) 5 名患有晚期干性 AMD 的患者植入 PRIMA 的 12 個(gè)月數(shù)據(jù)表明,所有人的視網(wǎng)膜中央都成功引發(fā)了光感。
12 個(gè)月后,大多數(shù)患者可以識(shí)別字母,還有一定的字母序列,且沒有與設(shè)備相關(guān)的不良反應(yīng),現(xiàn)在,他們正在歐洲和美國(guó)進(jìn)行可行性試驗(yàn)。
PRIMA 為那些失去視力的老年人們,創(chuàng)造了一個(gè)仿生視覺的世界。
不過,相信大多數(shù)人想象或期待的仿生眼,是像《黑鏡》里那樣真正的眼球。
▲《黑鏡》第一季第三集《The Entire History of You》,主角戴的隱形眼鏡就像腦機(jī)接口,能夠記錄、存儲(chǔ)和回放佩戴者的所見所聞
它沒有外部設(shè)備附加,不用戴厚厚的眼鏡框,看起來和真實(shí)人眼無異,還有很多酷炫的功能。
2020 年,《自然》雜志就公布了一項(xiàng)令人驚艷的的成果——
香港和美國(guó)研究人員制造了一個(gè)名為 EC-EYE 的特殊設(shè)備,它被譽(yù)為世界上第一個(gè) 3D 人工眼球。
這次,它看起來更像是真正的仿生眼了——各種微型傳感器能創(chuàng)建圖像,傳感器形成一個(gè)類似人類眼球的、直徑超 2㎝ 的半球形,能檢測(cè)無數(shù)個(gè)感光細(xì)胞,仿生眼內(nèi)腔還充滿了離子液體,液態(tài)金屬制成的細(xì)而柔軟的電線就像神經(jīng)纖維一樣……
它將比真正的人眼視力更清晰,納米傳感器的密度可以提高到真實(shí)人眼中感光器密度的 10 倍以上。
研究人員表示,當(dāng)它的生物相容性、穩(wěn)定性、性能方面進(jìn)一步改善后,5 年內(nèi)就會(huì)變得實(shí)用。
這些強(qiáng)大的性能,不止用于視障人士,還可以用到類人機(jī)器人領(lǐng)域,解決人所不能及的工作。
當(dāng)下前沿的仿生眼技術(shù),聽起來都很美好,但現(xiàn)實(shí)落地,其實(shí)或多或少有著各類問題:技術(shù)限制、交互安全性、價(jià)格成本高昂、使用壽命有限……
這也是為什么仿生眼似乎看起來很多,但實(shí)際上真正用上的人,其實(shí)相當(dāng)少。
等一個(gè)仿生眼普及的未來
當(dāng) Barbara camperll 在人流高峰期走過紐約市地鐵站時(shí),她的世界突然全黑了。
她是一名視障人士,30 多歲因?yàn)檫z傳疾病完全失明,使用 Argus II 仿生眼設(shè)備 4 年了,仿生眼讓她重新看見了光影,她卻沒想到仿生眼會(huì)突然失靈。
我正要下樓,突然聽到嗶、嗶、嗶的聲音,然后眼前的明暗斑塊全都消失了。
▲圖片來自:比阿特麗斯·德赫亞/紐約時(shí)報(bào)/REDUX
不止她一人經(jīng)歷了這個(gè)問題,但面對(duì)設(shè)備的故障,這些視障人士毫無辦法。
只要一個(gè)小地方出現(xiàn)一個(gè)小問題,它們的世界就像在漫漫黑夜中一秒間被人關(guān)了燈。
這是因?yàn)椋珹rgus II 背后的 Second Sight 公司不再提供設(shè)備的升級(jí),2020 年已經(jīng)幾近倒閉,雖然它們后來表示自己在研制一種名為 Orion 的新產(chǎn)品,表示能治療幾乎所有形式的嚴(yán)重失明,且已在早期臨床階段。
▲ Orion 植入物的早期可行性研究
但就在近日,Second Sight 和一家名為 Nano Precision Medica 的早期生物制藥公司合并了,表示后續(xù)將專注開發(fā)新型藥物輸送的植入物。
經(jīng)歷了技術(shù)創(chuàng)新、監(jiān)管成功、醫(yī)療和金融挫折、高管離職,這家公司瀕臨奔潰,視覺設(shè)備的未來已變得無比模糊。
對(duì)于用戶來說,他們面臨的,是眼中失效的設(shè)備帶來各類并發(fā)癥、干擾腦活動(dòng),以及移除它的風(fēng)險(xiǎn)、痛苦,還有高昂的費(fèi)用。
要知道,買 Argus II 就得花 15 萬美元(約合人民幣 95 萬元),不是每個(gè)普通家庭都能夠負(fù)擔(dān)得起,這還不包括手術(shù)和后期保養(yǎng)費(fèi)用。
▲ 圖片來自:RINGO CHIU/ZUMA PRESS/ALAMY
價(jià)格太高昂,也是其它仿生眼設(shè)備的問題。
更何況目前的仿生眼,還沒能真正還原健康人眼所能擁有的視力,簡(jiǎn)單來說,也就是性價(jià)比不高。
當(dāng)然在發(fā)展前期,更重要的是技術(shù)本身。
比如仿生眼還要經(jīng)歷還原真實(shí)色彩、提高分辨率看清遠(yuǎn)距離(目前仿生眼都可以說是「近視眼」)等等問題。
臨床研究、安全測(cè)試,還有圍繞技術(shù)倫理的依賴性、自主權(quán)、用戶尊嚴(yán)和問責(zé)制,都需要一段時(shí)間來發(fā)展。
就連 meta,都在申請(qǐng)機(jī)械仿生眼的專利了,他們稱未來要把仿生眼放在仿生人的身體里,讓每個(gè)普通人將也能接觸仿生眼,在元宇宙中體驗(yàn)增強(qiáng)和虛擬的視覺世界。
但不要悲觀,BBC 采訪的倫敦驗(yàn)光師 Bhavin Shah 拿相機(jī)舉例道,1975 年發(fā)明的數(shù)碼相機(jī),也是經(jīng)過了幾十年才得到廣泛使用。
當(dāng)技術(shù)達(dá)到一定程度,視力還原和健康人眼相當(dāng)甚至更強(qiáng),相信也就是仿生眼皮普及的時(shí)候了。
現(xiàn)在,仿生眼依然朝著好的方向發(fā)展。
視覺新技術(shù)層出不窮,每年都可以看到飛速的進(jìn)步,BBC 發(fā)布的一份 2021 年市場(chǎng)研究報(bào)告顯示,到 2028 年,該行業(yè)的價(jià)值將達(dá)到 4.26 億美元。
▲ 圖片來自:Usc.edu/邁克·麥奎德
就連 meta,都在申請(qǐng)機(jī)械仿生眼的專利了,他們稱未來要把仿生眼放在仿生人的身體里,讓每個(gè)普通人將也能接觸仿生眼,在元宇宙中體驗(yàn)增強(qiáng)和虛擬的視覺世界。
據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù),全世界至少有 22 億人受到某種形式的視力障礙,從輕度視力受損,到完全失明。
我國(guó)就有 1700 多萬視障者,也就是說,每 100 個(gè)人里,就有一個(gè)視障者。
視障者 Pontz 經(jīng)常對(duì)妻子說:
我不知道,什么時(shí)候以何種方式才能再看到你,但你要相信,總有一天,我們能夠再見。
相信并等待,無障礙的路上,走的人多了,路也就亮了。
劉俊明
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