眼动追踪技术，能够检测用户的眼球运动，捕捉他们的注意力和潜在意图，从而实现高效、自然和轻松的人机交互。这项技术已经并非最新研究，早先我们熟知的著名物理学家霍金的智能轮椅就采用了眼动追踪技术。但我们知道，传统眼动追踪技术需要在面部前通过摄像头捕捉眼球动作来识别使用者意图，硬件设计繁琐且结构复杂。
近日，由南京大学工程与应用科学学院的徐飞教授率领的团队研究了一种微型、不易察觉、生物兼容的智能隐形眼镜Mojo，用于原位眼动跟踪和无线眼机交互。该研究采用频率编码策略，无需嵌入芯片和电池就能检测到眼球的移动和闭合。
实验人员通过眼球运动模型和活体兔子身上演示了多种眼机交互应用，如眼球绘图、贪吃蛇游戏、网页交互、平移-倾斜-变焦相机控制和机器人车辆控制。在安全性方面，Mojo具有低细胞毒性和低眼睛刺激性，并有望应用于医疗保健、AR和机器人技术等领域。目前徐飞教授团队的研究成果已在《Nature Communications》期刊发表。
▍创新设计的频率编码技术 实现眼球运动信息编码为射频信号
徐飞教授团队在Mojo中使用频率编码方法，能够将眼球运动信息编码为射频信号。射频信号由嵌入隐形眼镜内的射频标签产生，射频标签又称 RFID 芯片，每个标签都会根据不同的眼球运动或位置发射独特的频率信号。随着眼球的移动，射频标签的相对位置也会发生变化，从而改变发射信号的频率。通过检测和分析这些频率变化，系统（或机器）可以实时确定眼球运动的方向和程度。
这种频率编码策略可以精确地追踪眼球运动，而无需传统的硅芯片或电池进行驱动，因此通过频率编码技术实现的智能隐形眼镜更加小巧、轻便，且具备一定的生物兼容性。
徐飞教授解释道，"这项技术的实施消除了虹膜和其他生物识别信息泄露的可能性。人眼信息包含人脑的注意力机制，通过追踪眼球运动可以分析人的意图。使用眼动跟踪信息需要用户授权"。
▍这种新型搭载射频标签的隐形眼镜是如何制作的？
研究人员使用了四个射频标签，并将其嵌入硅树脂弹性体中。硅胶材质采用普通隐形眼镜的材料，因此具备很好的兼容性，采用硅胶材料能够减少可能导致角膜炎的角膜毒性。与此同时，附近放置一个便携式扫频阅读器，用于记录和分析射频标签的信号。
这种智能隐形眼镜可以检测凝视方向和实时凝视点，可用于机器人控制和软件交互。并且镜片的稳定性表现出色，能够在不同环境条件下佩戴长达12 小时。研究团队还表示，这种镜片可以检测眼镜闭合情况。
徐飞教授表示，Mojo智能隐形眼镜的一个重要方面是角度精度高，可识别眼部指令，从而实现更广泛的人机界面应用。团队研发的眼动追踪隐形眼镜精度小于0.5度，甚至比眼窝提供的视角还要小。眼窝是视网膜中锥体最密集的区域，可提供高清晰度成像，也是注意力最集中的地方。
为了验证Mojo的控制能力，研究团队还展示了眼球指令如何控制贪吃蛇等游戏，以及如何通过眼球指令来控制网页浏览等。此外，团队还在兔子身上进行了体内实验，以验证镜片的功能和安全性。徐飞教授表示，Mojo与市面上销售的隐形眼镜非常相似，而且经证实具有水合性、安全性以及与眼睛的生物相容性，此外原位眼动追踪可以通过隐形眼镜来实现，隐形眼镜体积小、重量轻、不易被察觉、也不影响人际社交。
▍结语与未来：
自从Apple Vision Pro推出以来，人们开始逐渐意识到利用眼动追踪技术能够实现更加富有想象力的人机交互，这种实现在技术上实现了更大的突破，但Apple Vision Pro并未做到轻量化，便携性。
隐形眼镜是 AR 的终极形式。通过隐形眼镜实现虚拟世界与现实世界的无缝融合，这在许多科幻作品中都有描绘。随着光电技术的发展和光电器件柔性集成度的提高，隐形眼镜将在人机交互和医疗健康方面实现越来越多的功能，此外，眼动追踪技术也将有望应用于人形机器人视觉领域的探索，并和脑机接口一起，成为下一个科技变革的价值洼地。