生活中的“電子眼”

山西省被挖眼男童案牽扯著大家的心，聽到消息，我們震驚、窒息，手段太殘忍了。那一句“天怎么還不亮”，更是讓我們揪心。隨著香港某網(wǎng)站報道，香港眼科專家林順潮表示，被挖去眼球的6歲山西男童有機會通過“電子眼”恢復視力，這一消息隨即讓我們看到了希望。

“電子眼”之“電子警察”

提到電子眼，最容易讓人們想到的就是“電子警察”，這是一種智能交通違章監(jiān)攝管理系統(tǒng)，1997年在深圳研制成功后開始被逐步推廣使用。電子眼是通過對車輛檢測、光電成像、自動控制、網(wǎng)絡通信、計算機等技術(shù)，對機動車闖紅燈、逆行、超速、越線行駛、違例停靠等違章行為，實現(xiàn)全天候監(jiān)視，捕捉車輛違章圖文信息，并根據(jù)違章信息進行事后處理，是一種新的交通管理模式。

工作原理

（1）電子眼采用感應線來感應路面上汽車傳來的壓力，通過傳電子眼感器將信號采集到中央處理器，送寄存器暫存（該數(shù)據(jù)在一個紅燈周期內(nèi)有效）。

（2）在同一個時間間隔內(nèi)（紅燈周期內(nèi)），如果同時產(chǎn)生兩個脈沖信號，即視為“有效”。簡單地說，如果紅燈亮時，你車子的前輪過線了，而車子的后輪沒出線，則只產(chǎn)生了一個脈沖，在沒有連續(xù)的兩個脈沖時，是不拍照的。

（3）如果汽車的前輪過線了，擔心被拍到，于是又倒了一下車，汽車前輪回到線內(nèi)，結(jié)果卻被拍照了，什么原因？就是因為這一前一后產(chǎn)生了“一對”脈沖信號，并且這一對脈沖信號是在同一個紅燈周期內(nèi)產(chǎn)生的。

（4）黃燈亮時，拍照系統(tǒng)延時兩秒后啟動；紅燈亮時，系統(tǒng)已經(jīng)啟動；綠燈將要亮時，提前兩秒關(guān)閉系統(tǒng)，主要是為了防止誤拍。

抓拍原理

“電子警察”抓拍有兩種方式，一種是地下埋設感應線圈，橫桿上架設數(shù)碼相機，用于抓拍闖紅燈的車輛；另一種是架設攝像機，用于對超速、闖紅燈、違章停車等進行實時錄像。無論是哪種方式，都會對違章車輛拍攝至少三張圖片，一張是瞬間違章圖片，一張是號牌識別圖片，一張是全景圖片。不論哪種方式，都是24小時開機拍攝，圖片一般只保留一周的時間。攝像機通常只能拍一個車道，少數(shù)可以拍兩個車道，一般都是設定在從左向右數(shù)的第一和第二條車道上。數(shù)碼相機的拍攝范圍則較寬，在城區(qū)內(nèi)大多數(shù)都能拍到同向的所有車道。

“電子眼”之“仿生眼”

“仿生眼”又叫“仿生電子眼”，它是被研制用來幫助視障人士增強視力的科技產(chǎn)品。MIT的電子眼模型由一個具有彈性的底座、若干個用來接收電力與資訊的線圈、一個電極列，以及一個用來執(zhí)行刺激任務的微型芯片組成。2011年6月，據(jù)英國每日郵報報道，一種能成功恢復盲人部分視力的人造視網(wǎng)膜技術(shù)經(jīng)過成功測試后，已得到官方的批準應用。

“青光眼”設備包括一副裝有攝像頭和信號傳送器的眼鏡、一個視頻處理器、一個信號接收器和一個電極。佩戴這種眼鏡前，患者首先要接受眼部手術(shù)，將一個極薄的電子信號接收器和電極板植入視網(wǎng)膜上。

工作原理

科研人員發(fā)現(xiàn)，人眼大約擁有10—12個輸出“頻道”，每個“頻道”都可以把信息輸向大腦，視網(wǎng)膜因此會呈現(xiàn)出一組組的圖像，這些圖像的形成是視網(wǎng)膜間一層層細胞相互通信交流的結(jié)果。科研人員已經(jīng)發(fā)明一種稱為“細胞神經(jīng)網(wǎng)絡”的電腦微型集成電路，可以用來進行類似視網(wǎng)膜功能的圖像處理，這就是發(fā)明仿生電子眼的基本原理。

“仿生眼”使用者需要帶上一種特別的眼鏡，眼鏡上配有攝像機和視頻處理器裝置，可以通過無線方式把捕捉到的圖像傳送給仿生眼外面的微型接收器。接下來，接收器通過一條微型電線把數(shù)據(jù)傳遞給視網(wǎng)膜上的一排電極，而視網(wǎng)膜是一層仿生眼后面通常對光做出反應的特殊細胞薄膜。電極受到刺激時，特殊細胞就通過視神經(jīng)把信息傳遞給大腦，由此大腦就會收到亮點和黑點的圖案。研究人員希望患者能夠?qū)W會把含義不同的圖像“翻譯”成視覺模式。這種眼鏡還會以無線的方式為電子眼上面環(huán)繞的線圈提供電力。

應用情況

仿生眼“百眼巨人二型”是由美國第二視覺公司研發(fā)的。若干名世界各地的患者已成功安上百眼巨人二型仿生眼。第二視覺公司設計仿生眼的目的是幫助因色素性視網(wǎng)膜炎（RP）失明的人，色素性視網(wǎng)膜炎是一種退化性眼部絕癥，發(fā)病率為四千分之一。RP患者視網(wǎng)膜中感光器官已死亡，棒狀感光器（提供黑白視力）主要受到影響，但有時這種遺傳性疾病障礙還會影響視錐細胞或者彩色視覺感光器。這是一種導致視網(wǎng)膜退化的遺傳性眼病，可以持續(xù)許多年，視網(wǎng)膜會逐漸被破壞最終導致患者完全失明，這種疾病通常在還是小孩子時就可以被診斷出。

眼科醫(yī)生用“非常令人吃驚”形容測試的結(jié)果，首批英國患者在幾個月內(nèi)成為這項技術(shù)的受益者。專家們表示，這種視網(wǎng)膜下植入設備的治療，相當于爆發(fā)一場失明癥治療革命，就像耳蝸植入設備改變聾人的生活一樣。此外，仿生眼也可以用于治療與衰老有關(guān)的視網(wǎng)膜黃斑變性疾病，這是導致老年人失明最常見的原因。

一名接受仿生眼手術(shù)的患者說：“在過去的30年時間里，我一點東西也看不到，眼前漆黑一片。但現(xiàn)在，我又能看到光了，突然能重見光明真是棒極了。事實上我能分辨白襪子、灰襪子和黑襪子來。我現(xiàn)在有個目標，就是在一個晴朗的早晨外出散步，然后晚上能看到月亮。”患者家屬也因為他的進展受到很大的鼓舞，她說：“他現(xiàn)在能做的事比以前更多了，例如洗衣服等，他還能從許多顏色中辨別出白色。我教他怎樣用洗衣機，接下來他就要學會如何熨衣服了。”

負責手術(shù)的視網(wǎng)膜醫(yī)生顧問表示，患者們通過這項技術(shù)開始捕獲有意義的視覺刺激。他說：“到目前為止，我們對試驗的進程歡欣鼓舞，這些植入物都較為穩(wěn)定，它們在發(fā)揮著作用，一直在產(chǎn)生視覺。這個試驗的出現(xiàn)將帶來一個實際結(jié)果，那就是全失明患者有可能會得到治療。”

美國第二視覺公司的格雷戈伊雷·科森達伊深信這項技術(shù)會證明它是無比寶貴的，同時也承認它仍需要進行更多的研究。他表示：“我們正設法了解用百眼巨人二型仿生眼所產(chǎn)生的視力水平。從理論上說，患者應該有相當不錯的視力水平。當然，我們還不能做出肯定的結(jié)論。我們正進行研究，以便弄清楚怎樣使用它才能讓患者過上正常人的生活。”

日本研制的仿生眼是由一個尺寸為3 mm×3 mm的微芯片和1500個光傳感器構(gòu)成。光傳感器的作用是取代因疾病喪失功能的視網(wǎng)膜。與此前研制的仿生眼相比，這個仿生眼的電池動力無需使用笨重的附件，例如安裝在深色眼鏡上的攝像頭，這在仿生眼研究史上還是首例。

科研人員正從生物學角度著手改善電腦微型集成電路，使它越來越像哺乳動物的視網(wǎng)膜。但要使仿生電子眼真正取代人眼，科學家還必須解開如何使電腦微型集成電路與復雜的人腦循環(huán)系統(tǒng)相連接的謎題。

仿生眼背部的微型芯片能夠幫助盲人“重見光明”，讓他們再次看到鐘表指針和日常物品。植入仿生眼可以幫助因色素性視網(wǎng)膜炎失明的患者在手術(shù)幾天后就可以看到擺放在桌子上的杯子和茶托了。

存在的問題

（1）研究人員必須解決的問題之一是釋放電極的位置，澳洲的研究團隊將電極放在視網(wǎng)膜上方，而MIT的研究方向卻是將電極放在視網(wǎng)膜下方。MIT表示這可能會降低視網(wǎng)膜剝離的風險，植入時所需的侵入性手術(shù)也較少。

（2）視網(wǎng)膜植入裝置的目標是取代眼球上的數(shù)百萬個感光細胞，要讓視障人士獲得像普通人一樣的視力，電子裝置所提供的影像解析度需要達到上千才行，但這可能還需要數(shù)十年的時間研究。

電子眼的發(fā)展

由于電子眼可以取代視網(wǎng)膜細胞的功能，可望為那些視網(wǎng)膜色素變性或因年老而黃斑點退化的人們提供基本程度的視力。

MIT方面表示電子眼已經(jīng)成功植入豬的眼睛內(nèi)長達10個月且電子設備并未產(chǎn)生任何損害。

由“超人視力”公司研制的人造視網(wǎng)膜已經(jīng)成功進行測試，歐洲官方現(xiàn)已對這種治療失明方案批準認可。科學家稱，這是仿生眼技術(shù)發(fā)展的重大進展，證實了電子移植技術(shù)可用于恢復視力。

盲人患者首次接受治療時需要植入一個無線電接收器和電極板，有助于刺激視網(wǎng)膜上的相關(guān)細胞。一旦這一過程完成，患者便可使用微型照相機看到光線、移動的物體和色彩，辨認出較大的物體，甚至能看清楚屏幕上較大的字。

一臺微型計算機可將圖像轉(zhuǎn)換成為電子脈沖信號，再傳輸至植入器和電極，最終將它們轉(zhuǎn)變成光線色素。英國倫敦摩菲爾眼科醫(yī)院眼科某醫(yī)師顧問稱，這項植入眼睛神經(jīng)組織的技術(shù)是可行的，并且具有長期穩(wěn)定性。目前，我們需要思考的是如何進一步展開工作，使這項技術(shù)更加完美。

“超人視力”公司副總裁稱，公司預計于2056年夏季大力推廣這項技術(shù)。我們期待這項技術(shù)的應用早日實現(xiàn)，為視障人士帶來福音，為視障人士的家庭帶來福音，為社會帶來福音。