生化电子义眼即将问世 关键来自微型太阳能板

在科幻电影中的生化电子眼，可能在不久后实现。（图/memory-alpha.fandom）

与传统假肢只有外观不同，「仿生学科技」（Biomimicry）是利用电子技术实现类似实际功能的替代器官。目前听力的部分已实现「人工耳蜗」，这是一种透过手术植入内耳的小型电子设备，可以刺激听觉神经，直接向大脑提供声音信号，从而改善听力。那么，眼睛也可以吗？科学家相信，真正有功能的生化电子义眼可能不在久后就问世。

我们的眼睛就像照相机，其中担任「底片」的部分，是眼睛底部的视网膜，当光线照射到眼睛后部的视网膜时，视网膜上的感光细胞将其转换为电子信号。这些信号通过视神经传输到大脑，并在大脑中转化为我们看到的视力。

然而，不知为何，我们的眼睛具有先天上的缺陷，视网膜与感光细胞容易失去作用，包括视网膜剥离、黄斑部病变，青光眼等等，都因各种原因使感光细胞凋零，最终无法视物。

科学家思考，是否可以在眼睛底部植入人工感光器来取代受损的感光细胞，感光器产生的电压脉冲刺激视神经，使人们能够看到微小的点。这就是人工视网膜的想法。利用愈来愈高级的感光元件芯片（CCD）做为生化电子眼的基础，它提供高分辨率的电讯号。但这有一个关键问题：它们需要供电。

新南威尔斯大学（UNSW）有了新的研究方向，利用微型太阳能光电板来为生化电子眼供电。

主要研究员罗默（Udo Römer）表示，他开始这项研究的原因，是一次与生物医学学生的交流，他说：「我的专业是太阳能光电板，有一回，我与我们学校的生物医学院博士生进行跨科系交流，他告诉我他的博士计划是利用太阳能光电创造人工神经信号，他向我说明史丹佛大学帕兰克教授（Daniel Palanke）的研究论文，关于使用硅太阳能光电植入视网膜的可能，这是我读过的最科幻的论文之一，它根本就像科幻小说。」

之后，罗默与他的导师讨论研究计划时，提到「多层太阳能电池」，也就是将几种不同的太阳能电池堆叠在一起，以更好地利用完整的太阳光谱。这时，我灵机一动，「也许多层太阳能电池，就可以解决帕兰克教授的研究瓶颈。」

他进一步解释，太阳能板本身就是一种吸收光线产生电讯号的设备，所以从本质上来说，它与感光元件的原理是差不多的，只是功能更单纯。「他们需要在每个像素中互连三个微型硅质太阳能电池，以将电压增加到足以刺激神经元的信号值。」

他说：「虽然我们不能轻易地堆叠硅太阳能电池，因为它不透光，但是新的半导体材料，比如砷化镓（GaAs）或是磷化镓铟（GaInP）就不错。虽然它们不像硅那么便宜，但更容易调整。」

罗默在完成研究计划后，向澳大利亚研究委员会提出「潜质研究奖」（DECRA）申请，获得了该计划的资金。

该技术目前处于概念验证阶段。下一步是将微小的太阳能电池转变为精确视觉所需的微小像素。

罗莫说：「到目前为止，我们已经成功地将两个1平方公分的薄型太阳能电池叠放，并取得了一些良好的效果。当然这个尺寸还是太大，放不进眼睛里，所以末来的目标是2平方公厘，像素尺寸约为50微米。

目前该设备的感光效果还不够，只有靠激光照射时才能运作，也只能出现分辨率相当低的黑白图像。

罗莫说：「为了增加功率，我们也在设计辅助智慧眼镜，它们有更大的感光效果，可以与生化电子眼协同工作，将光线信号放大到刺激眼睛神经元所需的强度。」