（來源：Nature Electronics）

例如，去電影院的時候，從明亮大廳走進黑暗電影廳時，剛開始眼前一片漆黑，過段時間后才能看清周圍環(huán)境，這便是視覺暗適應過程。

而在剛看完電影從電影院走出來后，假如走在陽光下會覺得很刺眼，要等一會才能看清周圍的景物，這一過程叫視覺亮適應，這和視覺暗適應過程正好相反。

受到視網膜結構和功能的啟發(fā)，柴揚開始研究具備視覺適應功能的仿生視覺傳感器。

他說，雖然此前也有類似工作的少量報道，但往往只能實現視覺亮適應功能，并不能模擬視網膜的暗適應過程，距離完整的視覺適應功能還有較大距離，最主要原因在于很難讓同一個光電器件同時擁有光電增強和光電抑制這兩種相反的特性。

為解決這一難題，該團隊設計了光電晶體管型的視覺傳感器，通過施加不同的柵極電壓的來控制器件視覺亮適應和暗適應程度，從而模擬視網膜中光接收細胞和水平細胞的結構和功能，最終制備出仿生視覺適應傳感器。

有潛力用于自動駕駛、人臉識別和太空探測

柴揚介紹稱，該成果有潛力應用于自動駕駛、人臉識別和太空探測。在自動駕駛領域當汽車突然進入非常暗或非常亮的環(huán)境中時，視覺傳感器可根據光照條件在傳感端，實現光靈敏度的調節(jié)，進而準確感知圖像。這樣的好處在于，無需經過后端圖像處理器或云端信息處理，大大提升了系統的信息處理效率。

人臉識別也是一個重要應用場景，當室外攝像頭工作時，晝夜光強變化范圍大，無論是白天的強光還是夜間的黑暗，視覺傳感器能根據背景光強度，去調節(jié)光靈敏度從而準確識別人臉。

在太空探測領域，太空中或一些星球上的光強分布范圍很廣，把具有視覺適應功能的寬感知范圍視覺傳感器應用在探測設備上，除了正常光照條件下的感知外，還可以在極端光照條件下（極弱或者極強光）探測外界環(huán)境和識別目標。

這時，假如在機器人中使用具有視覺適應功能的仿生視覺傳感器，將進一步提升機器人視覺系統的智能程度。

（來源：Nature Electronics）

對于后續(xù)計劃，柴揚表示盡管此次展示了仿生視覺適應傳感器的概念，并且具有較大的感知范圍，但是視覺適應速度也和人眼的適應速度相當，因此要想應用在實際產品中，還有一系列問題需要解決。

柴揚曾表示其目標是“開發(fā)未來可廣泛應用于半導體行業(yè)的器件結構”。該團隊的后續(xù)計劃主要有四方面：其一，進一步提升器件的視覺適應速度，以實現微妙到幾十微秒量級；其二，進一步降低器件功耗，把器件現有功耗再降低 10 倍以上；其三，實現更大規(guī)模的器件陣列制備，近期目標是 100×100；其四，實現異質集成，將仿生視覺適應傳感器和硅基控制電路集成在一起。

（來源：Nature Electronics）

另據悉，該團隊的科研成果還曾受到香港特區(qū)行政長官林鄭月娥的關注。2021 年 7 月，香港特區(qū)行政長官林鄭月娥前來香港理工大學參觀訪問，柴揚科研團隊通過實物演示和講解的方式，向特首介紹了仿生視覺適應傳感器。聽完介紹后，林鄭月娥非常感興趣，并詢問了該成果的應用前景和產業(yè)化問題，最后鼓勵他們做出更多的成果。

放棄春節(jié)休息，大年初一堅持科研

據悉，此次發(fā)表發(fā)論文項目始于 2020 年，當時香港的新冠疫情非常嚴重，論文第一作者廖付友冒著疫情逆向而行來到香港加入柴揚團隊。

圖 | 柴揚團隊于 2021 年 4 月在香港太平山頂合影

（左一為論文第一作者廖付友博士，左四為論文通訊作者柴揚老師）

在香港隔離結束后，廖付友立馬全身心投入研究，在最初幾個月，實驗進展并不順利，早期實驗方案均以失敗告終。團隊成員一起反復討論找出問題所在，重新設計方案之后，一步一步取得新進展。