《碟中谍》黑科技走进现实？南京大学徐飞揭秘智能隐形眼镜原理

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

运营编辑 | 王一晴

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。