物理学的未来
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近期(今天—2030)

因特网眼镜和隐形镜片

今天我们可以通过计算机和手机与因特网通信。但是在将来,因特网将无处不在——在墙壁的屏幕上、在家具里、在广告牌上,甚至在我们的眼镜上和隐形镜片里。我们眨一下眼就上线了。

有几种方法可以把因特网放在镜片上。图像可以通过我们眼镜的透镜直接从我们的眼镜反射进入我们的视网膜。也可以像小的珠宝商的透镜那样贴在眼睛的眉框上。在凝视眼镜时就看到了因特网,就好像看电影屏幕一样。可以通过无线连接用握在手里的控制计算机的设备管理它。也可以简单地在空中移动手指控制图像,因为当我们挥舞手指时,计算机能够识别手指的位置。

例如,从1991年开始,华盛顿大学的科学家研究如何完善虚拟的视网膜显示(VRD),在这个虚拟的视网膜上红色、绿色和蓝色激光直接照在视网膜上。视野120度,分辨率1600×1200像素,虚拟视网膜显示可以产生灿烂的、活生生的图像,堪与在剧场看到的移动图像相比。图像可以利用头盔、护目镜或眼镜产生。

回到20世纪90年代,我有一个机会试戴这些因特网眼镜。它是麻省理工学院(MIT)媒体实验室(Media Lab)的科学家早期的产品。看上去像一对普通的眼镜,只是在镜片的右手角贴了一个长约1/2英寸(1.27厘米)圆柱形的透镜。我可以没有任何困难地透过眼镜看东西。但是如果我拍一下眼镜,这时一个小透镜落到我的眼前。凝视这个透镜,我可以清楚地辨认出整个计算机屏幕,看上去仅比标准的个人电脑的屏幕小一点。我十分惊奇怎么这么清楚,几乎就像屏幕盯着我的脸一样。然后,我握着一个手机大小的设备,有一个按钮在上面。按这个按钮就可以控制屏幕上的光标,甚至可以输入指令。

在2010年,我主持科学频道专题栏目,我旅行去佐治亚州的本宁堡(Fort Benning),核实美军最近的“作战用的因特网”,叫做“陆地勇士”。我戴上特殊的盔甲,在它的侧面贴有小的屏幕。我用手指轻轻碰一下我眼睛上的屏幕,突然我看到了令人吃惊的图像:整个战场都标上了友军和敌军的位置。引人注目的是,“战争的烟雾”散开了,全球定位系统(GPS)传感器清楚地确定了所有军队、坦克和建筑物的位置。按一下按钮,图像就很快改变了,我可以用因特网来处置战场,还有有关天气、友军和敌军部署、战略和战术的信息为我所用。

更加高级的是,将芯片和液晶显示(LCD)插入塑料,就可能直接通过隐形眼镜看到因特网。巴巴克·A.帕维兹(Babak A.Parviz)和他在西雅图华盛顿大学的团队已为因特网隐形眼镜奠定了基础,设计了原型,也许最终将改变我们连接因特网的方式。

他预见,这个技术的一个直接应用也许会帮助糖尿病患者调节葡萄糖的水平。透镜将显示他们体内状况的直接结果。但这只是开始。最终,帕维兹预想有一天我们将能够从因特网下载任何电影、歌曲、环球网站点或信息到我们的隐形眼镜中。在我们的透镜中将有一个完整的娱乐系统,在我们躺下休息时欣赏喜欢的电影。通过我们的透镜也可用它直接与办公室的计算机相连。我们可以在舒适的沙滩与办公室进行远程电信会议,只要眨眨眼睛。

插入某种模式识别软件到因特网眼镜上,也可以识别物体,甚至某人的脸。有些软件程序已经能识别预先编制程序的脸,精度在百分之九十。与你讲话的人,不仅他的名字还有他的传记都可以在讲话当中闪现在你眼前。在会议上,当你遇见一个认识的人又想不起他的名字时,就可以避免尴尬。在鸡尾酒宴会上,当宴会上有很多陌生人,有些人很重要,但你不知道他们是谁的时候,这种功能也能起重要作用。在将来,你能够识别陌生人,甚至在你和他们讲话时知道他们的背景。〔这有些像在《终结者》(The Terminator)里的机器人所看到的世界。〕

教育系统也可能因此改变。在将来,参加期末考试的学生将能够通过他们的隐形眼镜默默地扫描因特网搜索问题的答案,对于经常依靠死记硬背的老师这会造成一个明显的问题。这意味着教育应强调思维和推理能力,而不应强调死记硬背。

也可以在你的眼镜镜框上装一个小的视频相机,可以对周围拍照,然后直接把图像播放到因特网上。周围世界的人可以分享你的经历,好像他们也经历了一样。无论你看到什么,成千上万的人也能看到。父母将知道儿女在做什么。情人在分开时可以分享感受。参加音乐会的人可以把他们的激动传给全世界的歌迷。检查员将能访问远离的工厂,然后播送活生生的图像到老板的隐形眼镜上。(或妻子去商店购物,而丈夫提出建议要买什么。)

帕维兹(Parviz)已经能够将计算机芯片缩小到可以放到隐形透镜的聚合物薄膜上。他成功地将一个发光二极管(LED)放进隐形透镜,现在正在研制的隐形透镜含有8×8排列的发光二极管。他的隐形透镜可以靠无线连接来控制。他声称:“这些构件将最终包含几百个发光二极管,这些发光二极管将在眼前形成图像,如单词、图表和照片。很多硬件是半透明的,因此戴上它可以到处行走,不会碰到障碍或失去目标和方向。”他的目标是若干年后制造一个含有3600像素的隐形透镜,每个厚度不超过10微米(0.01毫米)。

因特网隐形透镜的一个优点是使用的能源很小,仅有百万分之几瓦,在能量要求上很有效,不会耗尽电池。另一个优点是眼睛和眼神经在某种意义上是人脑的直接延伸,因此我们能够直接进入大脑,而无须植入电极。眼睛和眼神经传送信息的速度超过高速因特网连接。因此,因特网隐形透镜也许是最有效的、最迅速的连接大脑的方式。

通过隐形透镜将一个图片照射到眼睛中仅比因特网眼镜复杂一些。一个发光二极管可以产生光的一个点,或一个像素,但是必须加一个显微透镜才能直接聚焦到视网膜上。最后出现的图像飘浮在离你大约2英尺(61厘米)的地方。帕维兹认为一个更高级的设计是使用微型激光发射一个超清晰的图像直接到视网膜上。采用芯片工业雕刻微小的晶体管的同样的技术,可以蚀刻同样尺寸的微小激光器,制造世界上最小的激光器。利用这种技术在原则上可以制造直径为大约100个原子的激光器。像晶体管一样,可以令人信服地在手指甲盖大小的芯片上塞满几百万个激光器。