人类的眼睛是大自然进化的杰作，机器人眼睛能否模仿人眼获得优越的性能？解放日报·上观新闻记者近日从上海市科委获悉，承担市科技重大专项“脑与类脑智能基础转化与应用研究”重要任务之一的中国科学院，上海由微系统与信息技术研究所开发的弓网实时在线监测系统在上海在申通地铁集团的支持下，已经安装在上海在地铁18号线列车上。
该系统采用“仿生眼”独创技术，多项性能优于传统技术方案。上海申通地铁集团技术中心负责人表示，其最大的优势是体积小、安装灵活、成本低，测试结果已经满足使用要求。
让机器人眼睛具有人眼功能。
“我研究‘仿生眼’已经20多年了，目前处于产业化阶段。全球市场上没有类似的设备。”中国科学院上海微系统研究所仿生视觉系统实验室主任张晓麟研究员说。他具有工程和医学背景，长期研究交叉学科领域，利用电子信息技术对人眼、鹰眼等生物视觉系统的神经网络进行工程化，并带领团队开发了多种“仿生眼”产品。
在仿生视觉系统实验室，记者看到了一只“可爱”。机器人圆脸上有两只“仿生眼”。不同于传统的固定双目摄像机，这对机器人眼睛会跟随着目标物体，就像人眼一样。“他在看你。”张晓麟告诉记者。这时，记者发现机器人把自己锁定在几个人身上，记者走到哪里，它的眼睛就转到哪个方向。和机器人眼联的电脑软件显示出它看到的所有人。该软件可以识别人和各种物体，并从中选择一个。机器人眼睛的焦点。软件界面上还有深度图，用各种颜色显示。机器人你所看到的和它之间的距离。“这是实时三维空间测距。人眼有这个功能，仿生眼也有这个功能。”张晓麟解释道。
据介绍，人眼每天都有很多我们不知道的技能，比如获取三维空间信息的双眼协调运动，跟踪运动物体的平滑运动，在摇头、颠簸环境下看清物体的前庭眼动反射，将“周边视觉”中感兴趣或危险的物体快速切割为“中心视觉”的视觉跳跃运动。这些技能都来自眼球、小脑、中脑和脑干的配合，而识别物体和理解文字的能力需要大脑的参与。
张晓麟团队研发的“仿生眼”是一个智能仿生系统，具有脑干、小脑、中脑和大脑的全部功能。由于其功能接近人眼，应用前景十分广阔。在很多场景下，其性能优于目前主流的激光雷达和固定式双目相机。
张晓麟(左)在指导研究人员测试“仿生眼”。
屋顶上的“眼睛”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号线运营单位的帮助。这条线路在2016年6月投入运营后，遇到了受电弓与接触网关系不好的问题。张晓麟队轨道交通受电弓网监控项目负责人李悟说，地铁和高铁都在由架空接触网供电的列车上安装了受电弓，上升后与高压接触网相连，为列车输入电能。弓网关系对轨道交通运营至关重要，弓网关系异常是地铁运营故障的主要原因之一。因此，实时监测弓网关系并及时预警是保证轨道交通线路长期正常运营的重要手段。
深圳地铁11号线运营方想在列车顶部安装高度小于90 mm的实时在线监控设备，但市面上这种监控设备比较大，无法满足要求，于是找到了张晓麟团队。此后，他们开始研发基于仿生视觉的弓网实时在线监测系统，并先后参与复兴号动车组和上海地铁1号线，上海地铁13号线，北京地铁6号线等轨交通线弓网检测研发项目。作为产品，该系统已安装在上海地铁18号线和西安在地铁5号线的列车上。
安装在列车顶部的双目模块(资料照片)
在这个应用场景中，“仿生眼”的核心技术显示了类脑智能的优势。安装在列车顶部的双目模块可以实时监测接触网的动态几何参数，测量受电弓和接触网的三维坐标、姿态、结构完整性和可见光电弧。“视觉传感器需要校准，列车顶部多变的环境给校准工作带来挑战。”李悟指出了“仿生眼”的另一个优势——技术人员可以通过软件操作对其进行动态校准，而无需去屋顶调整硬件模块。
以“仿生眼”为核心技术的双目系统与市场主流的激光雷达监测系统相比，具有体积小、重量轻、功耗低、无光污染、扩展性强、安装快捷等优点。在类脑处理器的协调下，双目系统的紫外传感器、红外摄像头等部件共同监测受电弓和接触网的数据，如果有异常情况会给出预警。
弓网实时在线监测系统示意图
“5亿多年前，生物眼睛的诞生引发了寒武纪生命大爆发。”张晓麟感慨道，“我希望将迎来仿生视觉系统的诞生。机器人发展史上的寒武纪。如今，“仿生眼”的核心技术已经应用到双臂上。协作机器人、3D影像拍摄等领域。在市级重大科技项目的支持下，张晓麟团队仍在研发自主移动。机器人(AMR).中国科学院上海微系统研究所的研究员王乐妍说，这种工业机器人它可以在移动时自主抓取物体和躲避障碍物。与采用激光雷达技术的AMR相比，它配备了“仿生眼”机器人操作精度更高，移动速度更快。目前， 张晓麟队正面临着上海在半导体工业中对开发晶片有很大的需求。搬运自主移动机器人（Adaptive Multi-Rate的缩写）机器人以提高晶圆厂的自动化程度和运营效率。