仿生科技發威!雀尾螳螂蝦眼睛能感應 16 色,研究員就做了台同等能力相機

神奇的是,螳螂蝦能捕捉的色彩範圍很廣,但是它們的腦部又非常小,所以搞清楚「螳螂蝦如何處理這些色彩資訊」是件很有意義的事情,因為這能給現有的相機提供一種降低耗能和節約空間的方法!
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本文來自合作媒體 36Kr,INSIDE 授權轉載

作為一種生活在水中的甲殼類動物,雀尾螳螂蝦身懷各種絕技。比如,它們雖然個頭不大(短的只有幾英吋,長的超過 30 公分),但是捕食起來卻非常殘暴。他們能用倒刺和錘節可以殺死並吃掉比它們大的獵物,狠起來連玻璃都能擊穿,這種等級的傷害即便是一隻小的雀尾螳螂蝦也能做到。

當然,除了性情凶猛,雀尾螳螂蝦的另一項天賦才能就是它們神奇的視覺系統,不僅能感知弧形偏振光(可用來導航),還能捕捉和分辨出 16 種顏色,連紫外光譜和光的極化都能收入眼底。什麼叫「目光所到之處皆為花火」?大概就是在說螳螂蝦的眼睛了。

不對比就看不出傷害。

人類眼睛中用來感知顏色的視錐細胞只有三種,即紅色、綠色和藍色,恰當組合這三種感受器的話,我們是能得到任何可感知的顏色的。許多鳥類、爬行類動物以及昆蟲有四種顏色感受器。有的動物有五種,例如鴿子、蝴蝶等。螳螂蝦的顏色感受器竟然有 16 種。

更加神奇的是,螳螂蝦能捕捉的色彩範圍很廣,但是它們的腦部又非常小,所以搞清楚「螳螂蝦如何處理這些色彩資訊」是件很有意義的事情,因為這能給現有的相機提供一種降低耗能和節約空間的方法。

於是,伊利諾伊大學的研究人員最近就這樣做了。他們從螳螂蝦的視覺系統中得到靈感,創造出了一款「能夠感知顏色和偏振光」的超敏感相機。

▲研究人員正在使用這款相機進行水下拍攝。

「動物王國裡充滿了比人類的眼睛更為敏銳和複雜的生物。它們能感知到我們無法看見的自然現象,」伊利諾斯大學電子與計算機工學教授、研究論文的共同作者維克托·格魯夫(Viktor Gruev)說。

而在這些生物中,最具代表性的就是螳螂蝦了。它的眼睛有 16 種視錐細胞,並且還有六個捕捉光線極化的通道。二者的結合使得螳螂蝦能夠捕捉更多的視覺資訊,「看到」光的偏振特性。

Gruev 解釋說,光的偏振是指光在真空中傳播時的振蕩方向。我們大多數人都熟悉偏光太陽鏡,它能有效排除和過濾光束中的散射光線。但許多動物會用偏振視覺來尋找食物,甚至通過感測太陽偏振光進行導航。

研究發現,螳螂蝦的眼睛會將光敏元件疊放在一起,讓它在淺層光感受器中吸收較短的波長(比如藍光),在深層光感受器吸收波長較長的光(比如紅光)。光感受器以耐米尺度週期性方式被組織起來,使螳螂蝦能夠「看到」光的偏振特性。

基於這項發現,研究團隊隨後結合矽光電探測器和其他納米材料創建出一個點-射彩色偏振相機,可以應用於早期的癌症檢測、環境變化監測以及解碼許多水下生物的交流秘密等方面。

「通過模仿螳螂蝦的視覺系統,我們創造了一個獨特的相機,它能改善我們的生活品質。」Gruev 說,「我們正將其應用在早期癌症監測中,並且它的技術成本不到 100 美元,這對醫療資源有限的地區來說將是一項非常有意義的新技術」。


智慧照護新革命!AI 機器人成為智慧醫療助手

高齡化浪潮來襲, 2025 年台灣將步入超高齡社會,65 歲以上人口佔比超過 20%。高齡化加上少子化,衍生勞動力短缺不足,經濟部工業局推動「電子資訊智慧製造服務系統推動計畫」,加速服務型機器人產業發展,借鏡日本智慧長照現況,把科技導入照護場域,提升更好的生活品質。
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日本是全球高齡化程度最高的國家,而台灣高齡化的腳步愈來愈快,僅剩不到 5 年的時間準備。因應長期照顧與醫療照護需求,各單位紛紛投入 AI 應用服務,解決人口結構改變問題。綜觀以 AIoT(物聯網 + 人工智慧)為核心的智慧醫療趨勢,可輔助醫療流程、節省人力成本,更提升照護服務效率,為高齡化社會帶來了新的解方。

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台日照護機器人交流會邀請各界分享照護機器人開發與應用案例與經驗。

人工智慧產業前景看好

人類壽命越來越長,智慧醫療正逐步顛覆傳統醫療模式,從遠距醫療、機器人、物聯網到穿戴式裝置,龐大潛在商機吸引國際科技大廠投入。台灣醫療服務水準居亞洲領先地位,尤其是資通訊科技實力鏈結全世界,創新能力與解決方案屢屢獲得市場矚目。當人工智慧遇上健康醫療,擴展未來醫療的無限可能,對社會大眾都有切身影響,不僅引領新一波商業浪潮,也創造出更多的照護服務模式。

醫療與科技結合,帶來新變革也帶動數位時代轉型新契機,未來將有更多關於智慧醫療的布局,解決人口高齡化的社會問題。從另一個面向來看,人口快速老化促使長期照護需求,服務人力是建置完整體系的關鍵因素,衛福部在政策面不斷調整適當的滾動式管理。目前長照 2.0 擴增老年照護服務,以及任何年齡的失能身心障礙者,從長照人力需求來說,缺工現象嚴重,照護機器人將成為醫療、長照的主力。

台日照護機器人交流會

為提供台灣照護場域導入智慧科技之契機,在經濟部工業局指導下,服務型機器人聯盟與台灣智慧樂齡照護創新科技產業大聯盟於 5 月 6 日攜手舉辦「台日照護機器人交流會」,邀請各領域專家分享實務現況,作為研發製造與場域運用參考。經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,隨著科技迅速發展,智慧醫療創新服務產業生態系逐漸茁壯,5G 落地、AI 應用更多元,機器人正在改革醫療世界。

圖2_經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,超高齡社會即將來臨,透過服務型機器人創新科
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經濟部工業局林青嶔簡任技正表示,超高齡社會即將來臨,透過服務型機器人創新科技能解決照護人力議題。

「台灣和日本一樣,面臨急速老化的超高齡社會,因此對於熟齡及身障者的照護非常重要。呼應長照 2.0 政策,應用科技打造更多元化、人性化的服務,AI 及智慧機器人的運用更是未來顯學。」林青嶔簡任技正分享觀點,這場交流會聚焦台日相關經驗分享與討論,加速業者與國際連結。台灣具有精密機電與 ICT 產業供應體系的優勢,發展機器人科技的腳步正迎頭趕上歐美日等國家,尤其是服務型機器人產業,將是台灣製造業的明日之星!

圖3_因應疫情,透過網路視訊方式進行交流,雙邊合作討論熱烈。
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因應疫情,透過網路視訊方式進行交流,雙邊合作討論熱烈。

促成更多元的服務應用

透過「台日照護機器人交流會」,日本 ATA 協會五島清國部長、日方企業 Reif 與 Whill,以及台方微星科技、全智通機器人、福寶科技分享照護機器人的開發與普及應用現況,透過創新科技解決照護難題。照護機器人的開發,必須掌握使用者需求、符合未來照護趨勢,再藉由實體實驗場域的調校,完美融入生活當中。微星科技、全智通機器人、福寶科技旗下的產品已分別應用於物流、醫療、清潔等領域;因應新冠肺炎疫情的「低接觸」服務型態需求,更加快普及速度。

圖4_日本ATA協會五島清國部長強調照護機器人必須貼近使用者,幫助提升生活品質。
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日本 ATA 協會五島清國部長強調照護機器人必須貼近使用者,幫助提升生活品質。

服務型機器人的創新應用在不同領域逐漸成形,經濟部工業局透過政策資源、科專計畫等大力推動服務型機器人產業化,協助企業轉型發展機器人新事業動能或新創公司設立,包括微星、東元、佳世達、凌群等企業。另外,2018 年成立的「服務型機器人聯盟」,由資策會服創所與台灣智慧自動化與機器人協會(智動協會)合作發起,結合政府及民間力量整合產業鏈上中下游資源,共組國家隊搶攻國內外市場。

服務型機器人聯盟今年度規劃「2021 ROBO COM 蘿蔔控」創意實證競賽,延續場域實證的精神,擴大研發能量及市場化企圖。聯盟持續引入資源,推動機器人業者和學研團隊合作,展開技術及實務交流,共同激盪具市場潛力的創新方案。


 「2021 ROBO COM 蘿蔔控」服務型機器人創意實證競賽資訊

  • 報名期間:即日起至 5 月 15 日
  • 競賽期間:6 月 15 日 - 9 月 30 日
  • 報名資格:不限年齡、學生團隊、社會人士、非營利組織、地方社團乃至公司行號都可組隊報名
  • 組隊資格:接受個人挑戰或多人組隊,團體至多6人

立即前往活動報名頁面了解更多!

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