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美國研究人員用3D打印技術，打印出首個“仿生眼”原型。 資料圖片

據美國每日科學網站近日報道，美國研究人員首次完全采用3D打印技術，在一個半球形表面上打印出了一列光接收器，這一成果標志著科學家向制造出實用“仿生眼”邁出了重要一步。這種“仿生眼”未來可幫助盲人看見東西，或使不盲之人看得更清楚。

最新研究發表于《先進材料》雜志。論文合著者、明尼蘇達大學機械工程學院副教授邁克爾·麥卡賓說：“仿生眼睛通常被認為是科幻小說中才會出現的情節，但現在，多材料3D打印機的應用，讓科幻比以往任何時候都更接近現實。”

研究人員從一個半球形玻璃圓頂開始，克服了在曲面上打印電子元件的各種挑戰，得到了最新的“仿生眼”模型。

他們特制的3D打印機使用以銀粒子為基礎的墨水。墨水保持在適當的位置并均勻地干燥，而不是沿著彎曲的表面向下流動。然后，他們用半導體聚合物材料來打印光電二極管，將光轉換為電能，整個過程大約需要一個小時。麥卡賓表示，該過程中最令人驚訝的是，借助完全由3D打印出來的半導體，將光轉換為電的效率高達25%。

麥卡賓說：“要想可靠地打印出活性電子產品，還有很長的路要走，但我們的3D打印半導體現在已經證明，它們的效率可與由微加工設備制造的半導體器件相媲美。”

麥卡賓表示，接下來，他們計劃打印一個擁有更多光接收器（因此效率更高）的“仿生眼”原型，還希望找到一種在柔軟的半球形材料（能被植入真實眼睛內）上進行打印的方法。

麥卡賓團隊以在單一平臺上集成3D打印、電子學和生物學而聞名。幾年前，他們曾因打印出“仿生耳”而受到國際關注。從那時起，他們采用3D打印方法，制造出了多種可用于外科手術的人造器官、可幫助脊髓損傷患者恢復某些功能的細胞和支架等。

說3D打印是先進制造的代表性技術，一定也不為過，小到細胞，大到航空發動機，從軟的組織，到硬的鋼鐵，它展現的成果總是給人驚喜。然而，因打印材料有限、設計思路過窄，3D打印似乎沒有像此前預計的那樣所向披靡、無所不能。但慢下來的節奏，并不妨礙科學家繼續以堅韌不拔的精神，在更細分的領域，用科技改變特定人群的生活和未來。

延伸閱讀

如何通過模擬人腦，開發出更強大的人工智能系統？這是世界科技前沿的一大研究方向。而“仿生眼”這項人工智能技術的實用性很大，不光是美國團隊在研制，我國近幾年的科技也在迅速發展，專家們都在潛心研制這些技術。據了解，中科院計算技術研究所專家發明的“寒武紀 1A”，模擬人腦神經元和突觸，是世界首款商用深度學習專用處理器。而中科院上海微系統與信息技術所張曉林團隊研發出了一套最接近人眼的視覺系統的“仿生眼”，同樣屬于全球首創。

兄弟聯手研制 “寒武紀1A”

隨著“阿爾法狗”（AlphaGo）完勝人類棋手，以深度學習為核心技術的人工智能在全球炙手可熱。不過，“阿爾法狗”的身軀十分龐大，不但使用了約170個圖形處理器和1200個中央處理器，還需要海量的機房設備、高昂的運維成本。這限制了人工智能在我們工作、生活中的推廣應用。

能否開發出一款適合深度學習的深度神經元網絡處理器，讓智能機器的體積大幅縮小，性能卻不降反升？中科院計算技術研究所的陳云霽、陳天石兄弟給出了世界首創的解答。2016年兩位專家聯手研發出“寒武紀1A”，成為世界上第一款模擬人腦神經元和突觸的深度神經元網絡處理器，性能非常強大，每秒可以處理160億個神經元和超過2萬億個突觸，但功耗只有市場上最先進智核芯片的1/10。之所以取名“寒武紀”，是因為生命演化史上有著名的“寒武紀大爆發”，陳氏兄弟希望這款處理器也具有引爆效應，開啟人工智能時代。

“全自動3D攝像機”誕生

中科院上海微系統與信息技術所研究員、愛觀視覺創始人張曉林帶隊發明的“仿生眼”，與“寒武紀1A”一樣，屬于全球首創。張曉林兼有工科和醫科專業背景，這讓他想到了用機器模擬人眼及其相關的人腦結構。

經過多年研發，“仿生眼”已在中科院上海微系統所的實驗室誕生。它們都有會動的眼珠，左右眼協同工作，具備人眼的基本功能。

在此基礎上，張曉林團隊發明了“全自動3D攝像機”。據介紹，目前的3D視頻拍攝需要兩臺攝像機，拍攝后要做大量后期處理，而擁有“仿生眼”的“全自動3D攝像機”能像人眼那樣直接采集3D圖像。這臺機器還裝有控制盒，模擬人的小腦和腦干功能。“人腦的這些部位都參與視覺構建，所以我們要開發與之相仿的控制系統。”張曉林解釋說。今后，這種系統可與模擬大腦的系統連在一起。

除了拍攝3D視頻，“仿生眼”還有許多可大顯身手的地方。它已安裝在新松雙臂機器人身上。