让机器人眼睛拥有人眼功能
“我已研究‘仿生眼’20多年，目前处在产业化阶段，全球市场上还没有同类设备。”中科院上海微系统所仿生视觉系统实验室主任张晓林研究员说。拥有工学、医学专业背景的他，长期研究学科交叉领域，利用电子信息技术将人眼、鹰眼等生物视觉系统的神经 络工程化，带领团队研制出多款“仿生眼”产品。
据介绍，人眼有很多我们日用而不知的本领，如获取三维空间信息的双眼协调运动、追踪移动物体的平滑运动、能在晃头和颠簸环境中看清物体的前庭动眼反射、能将“周边视”中感兴趣或危险物体迅速切入“中心视”的视机性跳跃运动。这些本领都来自眼球与小脑、中脑、脑干的协同工作，而辨识物体、看懂文字等本领，还需要大脑的参与。
张晓林团队研发的“仿生眼”，是具有脑干、小脑、中脑、大脑整体功能的智能仿生系统。由于功能接近人眼，它们的应用前景十分广阔。在很多场景中，其性能优于目前主流的激光雷达和固定双目相机。
张晓林（左）在指导科研人员测试“仿生眼”。
车顶“双眼”为地铁保驾护航
“仿生眼”进入轨道交通应用场景，始于深圳地铁11 线运营单位的求助。这条线2016年6月开通运营后，遇到了弓 关系不佳的问题。张晓林团队轨交弓 监测项目负责人吴丽介绍，无论是地铁还是高铁，通过架空接触 供电的列车上都装有受电弓，它升起后与高压接触 相连，为列车输入电能。弓 关系对轨道交通运营非常重要，弓 关系异常是地铁运营故障的主因之一。因此，实时监测弓 关系并及时预警，是确保轨交线路长期正常运营的重要手段。
深圳地铁11 线运营方想在列车顶上安装高度不超过90毫米的实时在线监测设备，而市场上这种监测设备都比较大，达不到要求，于是找到了张晓林团队。从此，他们开始研制基于仿生视觉的弓 实时在线监测系统，迄今已参与复兴 动车组以及上海地铁1 线、上海地铁13 线、北京地铁6 线等轨交线路弓 检测的研发项目。作为产品，这套系统已安装在上海地铁18 线和西安地铁5 线的列车上。
安装在列车顶部的双眼模块（资料照片）
在这一应用场景中，“仿生眼”核心技术显示出类脑智能的优势。安装在列车顶部的双眼模块能实时监测接触 动态几何参数，测定受电弓和接触 的三维坐标、姿态、结构完整性和可见光燃弧。“视觉传感器都需要标定，列车顶部的多变环境给标定工作带来了挑战。”吴丽指出了“仿生眼”的另一个优势——技术人员可通过软件操作对其进行动态标定，不必到车顶调整硬件模块。
与市场上主流的激光雷达监测系统相比，拥有“仿生眼”核心技术的双眼系统还有体积小、重量轻、耗电量低、无光污染、扩展性强、安装速度快等优势。在类脑处理器的协调下，双眼系统的紫外传感器、红外相机等部件共同监测受电弓和接触 的各项数据，一旦出现异常情况，就会发出预警。
弓 实时在线监测系统示意图
图片摄影：赖鑫琳视频采制：赖鑫琳 沈阳
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