眼的每个部分的功能,但要制造一个功能全面的人造眼睛还有很长的路要走。
科学家正在向自然界中发现的另一种眼睛——复眼进军。昆虫和节肢动物中有复眼。复眼由许多单个晶体组成。单个成像单位称为“小眼”。比如,蜻蜓为单复眼,其晶体达1万个。有些复眼能同时处理图像,每个晶体传送自己的信号给昆虫或节肢动物的大脑。这使它们快速发现目标和图像识别,这就是为何苍蝇很难打着。
从动物眼睛上寻找灵感
新的显微加工技术可以让研究人员生产微型人造复眼。雷卢克他们已经制造出了人造小眼,每个小眼都有一个微型晶体连在管状的波导管上,以将光传送给光电子图像仪。他们还已经将“小眼”排成圆屋顶,到时可用以制造能看360度的装置。
如今,科学家正在探测自然界的视觉系统,看看是否能从动物中找到关键工程问题的解决办法。比如,目前的红外线传感器虽然比人眼更厉害,但它们需要复杂的冷却系统才能工作。
当雷卢克为下一代光学仪器的开发寻找灵感时,他想到了龙虾、苍蝇和章鱼。他与其他生物工程师借鉴动物来设计人造视觉系统,以用于高科技的相机、运动探测器、无人控制导航仪和人造视网膜植入。不过,自然界的视网膜可以弯曲,而人造的则不行。
自然界中的一种甲虫能发现80公里以外的森林大火。雌甲虫将卵产在烧过的树上。它们侦探大火并用一个专门的器官,调到特别频率后才能探测到红外光。研究人员正在开发类似的新原料,以探测热量。
研究人员在仿造眼睛上取得如此大的进步,主要原因之一是他们能制造柔韧的聚合体和塑料。活生生的眼睛和其他器官由天然的长链分子制成,因此,人造聚合体具有很多的感官能力。雷卢克他们能用快速成模办法让聚合体成为三维模型,使他们的装置具有弹性。
背景知识
猫头鹰的眼为何那么“大”?
科研人员认为,眼睛与身体的基本关系能反映每个物种是如何适应、利用自己所在的生存环境,尤其是那些眼睛大小偏离正常标准的动物。例如,以猫头鹰为例,就眼睛与身体的比例来说,它在脊椎动物中拥有最“大”的眼睛,这是适应其在灰暗光线中发现、捕捉灰色动物的需要。
研究人员还发现,爬行动物与啮齿动物的眼睛一般来说都比较小,而一些啮齿动物却像猫头鹰一样在晚间活动,由于它们的眼睛比较小,这就暗示着这些啮齿动物在进化过程中弱化了视觉,而强化了触觉和嗅觉。
就鱼类来说,它们的情况与陆地动物大不一样。专家称,它们并不按一致的方向发展自己的视力。由于水的浮力作用,许多鱼类进化成细长的身体,眼睛有大有小,有的则因为生活在海底黑暗世界里,因此眼睛早就退化了。可以说,鱼的眼睛大小与否也是其生存进化的必然结果。
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