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標題: 对话南京大学徐飞:智能隐形眼镜能追踪眼动,《碟中谍》“黑科技”或变现实 [打印本頁]

作者: mzeast    時間: 2024-6-7 11:28
標題: 对话南京大学徐飞:智能隐形眼镜能追踪眼动,《碟中谍》“黑科技”或变现实
搜狐科技《思想大爆炸——对话科学家》栏目第77期,对话南京大学现代工程与应用科学学院教授徐飞。
嘉宾简介
徐飞,南京大学现代工程与应用科学学院教授。研究方向为光纤传感器与激光器、内窥成像与测量、特种光纤加工及设备、智能隐形眼镜人机交互技术。
划重点:
1.眼球动了,返回无线射频装置的射频信号的频率和强度就会发生变化,通过算法分析就能判断眼动的轨迹。
2.可以把智能隐形眼镜理解成美瞳,大小、重量跟现在能买到的隐形眼镜差不多,美瞳里会有一些色彩结构,我们换成了金属结构的器件。
3.目前这款隐形眼镜的安全性和可靠性是OK的,但未来如果想应用在人身上,还需要大规模的临床实验。
4.未来要做到更美观、更轻便、更舒适、更便携,对于接收终端来说,要让它变得更小型化。
5.VR、AR设备从大型的显示器装备到头戴式装备,发展地越来越小,越来越轻量化,从框架眼镜肯定是会到隐形眼镜的,这是大势所趋。
出品 |搜狐科技
作者 |周锦童
编辑 |杨锦
相信看过《碟中谍4》的网友一定会对电影里的智能隐形眼镜念念不忘,阿汤哥佩戴后,走在大街上就能对周围人进行人脸识别,精准找到目标,只要眨眨眼睛,就能把文件一页一页扫描下来,并通过无线传输保存起来,不得不说这将是AR技术的终极形态。
其实虚拟与现实的边界已经变得越来越模糊,虚拟世界中的“黑科技”也正一步一步地走进现实世界……
近日,南京大学徐飞教授团队联合江苏省人民医院、南京航空航天大学的研究团队成功研发出一种基于射频技术,具有眼动追踪功能的智能隐形眼镜。
这种智能眼镜的科学原理是什么?与普通隐形眼镜相比有哪些不同?应用场景有哪些?目前研究进入到怎样的阶段了?未来研究方向如何?带着这些问题,搜狐科技对话了论文通讯作者、南京大学现代工程与应用科学学院教授徐飞。
具有眼动追踪功能的智能隐形眼镜外观像美瞳,安全性有保证
对于大多数的眼动追踪装置来说,基本采用红外设备或图像采集设备来追踪眼动信息,但这种技术在某些方面存在着一些限制。
比如容易受到睫毛、眼睑遮挡,每个人的虹膜、瞳孔也存在着差异,闭眼睡眠状态下无法跟踪到人眼的运动轨迹等,而这款隐形眼镜则发展了另一种非光学的技术途径,在这些方面的应用具有特殊的优势。
徐飞表示,这款隐形眼镜里被植入了射频器件,在人体之外还有一个中转装备,中转装备会发出有一定频段的无线电波,然后到达隐形眼镜上,会与里面的器件产生反射耦合,从而对某些频率进行响应。
“如果眼球动了,返回无线射频装置的射频信号的频率和强度就会发生变化,通过算法分析,我们就能判断眼动的轨迹。”徐飞如是说。
通过图片可以看到四个金色的圆圈,就是四个使用铜材料制作的射频器件,至于隐形眼镜本身,徐飞表示,使用的材料就是普通隐形眼镜的材料,一般用水凝胶或者用硅橡胶等。
图片来自论文
谈及智能隐形眼镜的外观和重量时,徐飞指出:“其实可以把它理解成美瞳,因为它的大小、重量跟现在能买到的隐形眼镜差不多,美瞳里会有一些色彩结构,而我们则换成了金属结构的器件。”
据徐飞介绍,金属器件埋在隐形眼镜里面,厚度只有0.01毫米,接触眼睛的部分的材料跟普通的隐形眼镜并无区别。
的确如此,作为要与眼球“亲密接触”的眼镜,安全性和可靠性非常重要。徐飞指出,按照相关要求,我们针对生物细胞毒性、生物相容性等问题都进行了相关实验,我们也在兔子身上进行了实验,检查眼部炎症以及组织状况变化等。
“目前通过这些指征表明,这款隐形眼镜的安全性和可靠性是OK的,但未来如果想成为产品应用在人身上,还需要大规模的临床实验等。”徐飞如是说。
闭眼也能捕捉眼动信号,应用场景众多
在这款隐形眼镜中,射频器件可以高强度地追踪眼球运动轨迹,识别命令,相比以往的产品,其在闭眼时也能捕捉到眼动信号。
那么这是不是意味着我们在睡觉的时候也可以操控无人机?实现网页交互?对此,徐飞表示,的确可以在闭眼时实现眼动的追踪,但我们睡着后是没有办法操控的,因为没有意识。
众所周知,人睡着后会有一些其他的体征,包括心理状况、梦境、疾病等问题都能通过眼动反应出来。“眼动规律是与上述体征有关联性的,一般来说,我们的隐形眼镜是用来监控这个人的睡眠状况的,再说睡着了看不到也不知道往哪飞无人机啊。”徐飞笑道。
图片来自论文
谈及应用场景时,徐飞表示,从眼动角度来说,它的应用场景众多,最基本的包括AR、VR的应用,再比如操控无人设备,无人机、机器人、机器狗这些常见的人机交互应用,还可以实现文字输入、制图绘画、游戏操控、网页交互、摄像头操控等。
再比如,当我们的手忙不过来的时候,可以用眼睛进行交互,更方便快捷,而且眼动在医学上也有着更大的用处,包括测量人的心理、精神疾病,也有研究把它和老年痴呆症连接起来。
徐飞表示,隐形眼镜是具有独特需求和优势的,医疗上用的眼动装置目前还比较昂贵,而且比较大,对于那些慢性病或者特殊病人,既能够在家进行居家观测,又能够降低成本是非常好的事。
此外,在一些特定场景进行危险作业的时候,也可以用眼动精准地操控。“所以从人机交互、心理学研究、医学诊疗、生理学研究方面来说,智能隐形眼镜都有着非常重要作用。”徐飞如是说。
小型化、轻量化、无感化VR、AR设备是大势所趋
据悉,这种具有眼动追踪功能的智能隐形眼镜,徐飞和团队是全世界第一个做成无源无线方式的,自然在制作上也克服了许多问题。
“正常微结构加工或制备一般是在平面上进行的,所有芯片加工也都是平面加工,但隐形眼镜比较特殊,是一个大曲面,在加工上非常有挑战性,而且正常芯片都在干燥的环境中进行,但隐形眼镜需要在湿润的环境中工作,因为眼睛表面是湿润的,所以以前的技术方法和材料体系都存在一定限制性,我们花了很长时间改良。”徐飞如是说。
既然这款隐形眼镜是给人用的,所以要一步一步把伦理、临床流程走完,未来也要继续进行改进,比如说要做到更美观、更轻便、更舒适、更便携,对于接收终端来说,也要让它变得更小型化,“我们在技术路线上还有许多要努力的地方。”徐飞如是说。
谈及当初进行这项研究的初衷时,徐飞表示:“全天候检测眼睛状况,隐形眼镜是一个很好的载体,而且VR、AR设备从大型的显示器装备到头戴式装备,发展地越来越小,越来越轻量化,从框架眼镜肯定是会到隐形眼镜的,这是大势所趋。”
其实网友们也都非常期待这款隐形眼镜可以量产,当然也很好奇什么时候才可以投入到市场中?以及售价如何?
对此,徐飞表示,产品问题其实不受我们控制,因为我们不是公司,我想这要涉及到足够的投入,相应的推广市场,涉及到产品的包装、定位、推广、销售一系列的问题,而我们要做的就是在技术上不停的update。
至于成本问题,徐飞指出,我们所用的材料并没有涉及到昂贵的材质,如果进行批量化生产,就隐形眼镜本身来说,不会比现在市场上售卖的隐形眼镜贵很多,但对于一些硬件来说,成本比较固定。
谈到这里,我们不免好奇,未来这项技术是否会应用到人形机器人视觉探索中呢?会不会和脑机接口等技术并合在一起呢?
“从眼动的角度来讲,眼动在一定程度上是人意识的反应,也可以认为是脑机的一种交互,至于各个深层次的脑部信息,我认为应该也是有可能通过眼部来反馈的,既然隐形眼镜能够直接贴合眼睛,肯定是有可能获取更多脑部信息的,这也是未来我们要考虑的地方。”徐飞如是说。






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