科學家們受動物適應性視覺的啟發，開發了一種新型人造眼，這種眼睛在《魔鬼終結者》等科幻電影中很受歡迎。該技術使用液態金屬瞳孔，可根據光線自動改變形狀和大小，有可能幫助機器人、自動駕駛車輛和先進機器在快速變化的環境中看得更清楚。
來自北卡羅來納大學教堂山分校、西湖大學和其他機構的研究人員在《科學機器人》雜誌上發表的一項研究中介紹了這個想法。他們的目標是解決現代機器視覺系統中的一個常見挑戰：當照明條件突然變化（例如從黑暗到明亮的陽光）時，相機和感測器常常陷入困境。
與生物眼睛不同，許多電腦視覺系統嚴重依賴軟體處理來補償過度曝光或低光
這些方法可能速度慢、耗能大，有時甚至不可靠。相反，新系統直接從大自然中汲取靈感，複製了瞳孔對光反射，這是一個允許人類和動物立即適應不斷變化的光照水平的自動過程。
此技術的核心是由共晶鎵銦 (EGaIn) 製成的液態金屬光瞳。這種材料嵌入柔性微通道中並透過電化學訊號進行控制。當強光照射到人造視網膜時，它會產生電脈衝，觸發液態金屬收縮，從而減少進入系統的光量。當環境變暗時，瞳孔會再次擴張以捕捉更多的光線。
研究人員還設計了該系統，使瞳孔可以改變形狀，而不僅僅是大小。除了像人類那樣的圓形瞳孔外，該設備還可以再現貓、青蛙、羊或魷魚等動物的形狀，這可以幫助視覺系統適應不同的環境。
人工眼由三個主要部件組成
首先是半球形人造視網膜，由以彎曲結構排列的光敏光電探測器製成。其次是液態金屬“神經元”，它將光訊號轉換為電脈衝。第三是液態金屬自適應光瞳，它根據這些訊號調整光圈。這些元素共同創造了一個閉環系統，模仿生物眼睛調節光照的方式。
早期測試表明該方法可以顯著改善機器視覺。在一項實驗中，當自適應瞳孔系統被啟動時，強光下的影像辨識準確度從大約 68% 提高到 83% 以上。
這項改進很重要，因為視覺是機器人、無人機和自動駕駛汽車等新興技術最關鍵的能力之一。這些系統必須在不可預測的現實條件下工作，在這種條件下，照明可以快速變化——例如，從黑暗的隧道到明亮的日光。
基於硬體的解決方案（例如液態金屬光瞳）可以減少對複雜影像處理演算法的需求，同時提高速度和能源效率。這使得該技術對於功耗和處理速度至關重要的行動系統特別有前景。
潛在的應用超越機器人和自動駕駛汽車
研究人員表示，這項技術還可以改進安全攝影機、醫學影像設備、無人機和試圖複製生物大腦功能的神經形態電腦系統。
目前，人造眼仍處於概念驗證原型，但團隊已致力於改進設計。未來的工作將集中在小型化液態金屬執行器和光電探測器、提高能源效率以及將系統整合到現實世界的設備中。
研究人員還計劃透過額外的感測功能（例如彩色和多光譜成像）來擴展該系統，並可能將其與觸控或運動感測器結合起來，以創建具有更全面感知的機器。
如果這些開發成功，液態金屬瞳孔可能代表機器以更像人類和動物的方式看待世界的重要一步，使機器人和車輛能夠以更高的意識在複雜的環境中導航。
