（來(lái)源：Nature Electronics）
例如，去電影院的時(shí)候，從明亮大廳走進(jìn)黑暗電影廳時(shí)，剛開始眼前一片漆黑，過(guò)段時(shí)間后才能看清周圍環(huán)境，這便是視覺暗適應(yīng)過(guò)程。
而在剛看完電影從電影院走出來(lái)后，假如走在陽(yáng)光下會(huì)覺得很刺眼，要等一會(huì)才能看清周圍的景物，這一過(guò)程叫視覺亮適應(yīng)，這和視覺暗適應(yīng)過(guò)程正好相反。
受到視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能的啟發(fā)，柴揚(yáng)開始研究具備視覺適應(yīng)功能的仿生視覺傳感器。
他說(shuō)，雖然此前也有類似工作的少量報(bào)道，但往往只能實(shí)現(xiàn)視覺亮適應(yīng)功能，并不能模擬視網(wǎng)膜的暗適應(yīng)過(guò)程，距離完整的視覺適應(yīng)功能還有較大距離，最主要原因在于很難讓同一個(gè)光電器件同時(shí)擁有光電增強(qiáng)和光電抑制這兩種相反的特性。
為解決這一難題，該團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了光電晶體管型的視覺傳感器，通過(guò)施加不同的柵極電壓的來(lái)控制器件視覺亮適應(yīng)和暗適應(yīng)程度，從而模擬視網(wǎng)膜中光接收細(xì)胞和水平細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，最終制備出仿生視覺適應(yīng)傳感器。
有潛力用于自動(dòng)駕駛、人臉識(shí)別和太空探測(cè)
柴揚(yáng)介紹稱，該成果有潛力應(yīng)用于自動(dòng)駕駛、人臉識(shí)別和太空探測(cè)。在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域當(dāng)汽車突然進(jìn)入非常暗或非常亮的環(huán)境中時(shí)，視覺傳感器可根據(jù)光照條件在傳感端，實(shí)現(xiàn)光靈敏度的調(diào)節(jié)，進(jìn)而準(zhǔn)確感知圖像。這樣的好處在于，無(wú)需經(jīng)過(guò)后端圖像處理器或云端信息處理，大大提升了系統(tǒng)的信息處理效率。
人臉識(shí)別也是一個(gè)重要應(yīng)用場(chǎng)景，當(dāng)室外攝像頭工作時(shí)，晝夜光強(qiáng)變化范圍大，無(wú)論是白天的強(qiáng)光還是夜間的黑暗，視覺傳感器能根據(jù)背景光強(qiáng)度，去調(diào)節(jié)光靈敏度從而準(zhǔn)確識(shí)別人臉。
在太空探測(cè)領(lǐng)域，太空中或一些星球上的光強(qiáng)分布范圍很廣，把具有視覺適應(yīng)功能的寬感知范圍視覺傳感器應(yīng)用在探測(cè)設(shè)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(qiáng)光）探測(cè)外界環(huán)境和識(shí)別目標(biāo)。
這時(shí)，假如在機(jī)器人中使用具有視覺適應(yīng)功能的仿生視覺傳感器，將進(jìn)一步提升機(jī)器人視覺系統(tǒng)的智能程度。
（來(lái)源：Nature Electronics）
對(duì)于后續(xù)計(jì)劃，柴揚(yáng)表示盡管此次展示了仿生視覺適應(yīng)傳感器的概念，并且具有較大的感知范圍，但是視覺適應(yīng)速度也和人眼的適應(yīng)速度相當(dāng)，因此要想應(yīng)用在實(shí)際產(chǎn)品中，還有一系列問(wèn)題需要解決。
柴揚(yáng)曾表示其目標(biāo)是“開發(fā)未來(lái)可廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體行業(yè)的器件結(jié)構(gòu)”。該團(tuán)隊(duì)的后續(xù)計(jì)劃主要有四方面：其一，進(jìn)一步提升器件的視覺適應(yīng)速度，以實(shí)現(xiàn)微妙到幾十微秒量級(jí)；其二，進(jìn)一步降低器件功耗，把器件現(xiàn)有功耗再降低 10 倍以上；其三，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的器件陣列制備，近期目標(biāo)是 100×100；其四，實(shí)現(xiàn)異質(zhì)集成，將仿生視覺適應(yīng)傳感器和硅基控制電路集成在一起。
（來(lái)源：Nature Electronics）
另?yè)?jù)悉，該團(tuán)隊(duì)的科研成果還曾受到香港特區(qū)行政長(zhǎng)官林鄭月娥的關(guān)注。2021 年 7 月，香港特區(qū)行政長(zhǎng)官林鄭月娥前來(lái)香港理工大學(xué)參觀訪問(wèn)，柴揚(yáng)科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)物演示和講解的方式，向特首介紹了仿生視覺適應(yīng)傳感器。聽完介紹后，林鄭月娥非常感興趣，并詢問(wèn)了該成果的應(yīng)用前景和產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題，最后鼓勵(lì)他們做出更多的成果。
放棄春節(jié)休息，大年初一堅(jiān)持科研
據(jù)悉，此次發(fā)表發(fā)論文項(xiàng)目始于 2020 年，當(dāng)時(shí)香港的新冠疫情非常嚴(yán)重，論文第一作者廖付友冒著疫情逆向而行來(lái)到香港加入柴揚(yáng)團(tuán)隊(duì)。
圖 | 柴揚(yáng)團(tuán)隊(duì)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(yáng)老師）
在香港隔離結(jié)束后，廖付友立馬全身心投入研究，在最初幾個(gè)月，實(shí)驗(yàn)進(jìn)展并不順利，早期實(shí)驗(yàn)方案均以失敗告終。團(tuán)隊(duì)成員一起反復(fù)討論找出問(wèn)題所在，重新設(shè)計(jì)方案之后，一步一步取得新進(jìn)展。
