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  常言道，眼睛是人類心靈的窗口。據(jù)統(tǒng)計，視覺在人感知外部世界時所提供的信息占比為83%。人的視線包含人腦注意機制的相關(guān)信息，隱含人的認知與意圖，通過追蹤眼睛的活動能夠?qū)崿F(xiàn)自然高效、響應(yīng)快速的人機交互，在退化性疾病患者人機交互、顱腦神經(jīng)診療、認知行為研究和智慧座艙等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。隱形眼鏡作為一種普適的技術(shù)，至今在全球范圍內(nèi)已有約1.5億名隱形眼鏡佩戴者。近年柔性光電子技術(shù)的發(fā)展，使隱形眼鏡不再局限于近視校準的基礎(chǔ)功能，逐步發(fā)展出具有醫(yī)學(xué)診斷、釋藥、光電刺激、視覺增強等功能的智能隱形眼鏡。隱形眼鏡天然與眼睛合為一體，若能賦予其眼動追蹤的功能，有望實現(xiàn)精準實時、輕量無感、自然高效的眼機交互應(yīng)用。

圖一：《碟中諜4》人機交互智能隱形眼鏡

圖二：基于眼動追蹤隱形眼鏡的眼機交互系統(tǒng)

圖三：豐富多樣的眼機交互應(yīng)用

  用戶佩戴眼動追蹤隱形眼鏡之后，通過簡單的隱式校準過程構(gòu)建眼動響應(yīng)模型。該模型定標人眼眼球的個體差異、佩戴過程中射頻標簽位置的隨機性以及閱讀器空間位置，基于時序眼動追蹤算法實現(xiàn)實時動態(tài)、高精度的眼動追蹤。眼動角精度優(yōu)于0.5°，甚至小于中央凹所提供的視角。進一步，該隱形眼鏡能夠識別用戶自定義的多種眼部動作：眼動方位和閉眼，以命令編碼的形式實現(xiàn)軟硬件交互。

圖五：基于眼動追蹤隱形眼鏡的活體兔子眼控?zé)o人車

圖六：眼部生物相容性測試

  總之，該隱形眼鏡具有準確穩(wěn)定的無線眼動追蹤能力、豐富多樣的交互模式、柔軟舒適的結(jié)構(gòu)特性以及生物安全的理化性質(zhì)，有望開發(fā)新一代人機交互智能裝備，為無人設(shè)備操控、眼腦醫(yī)學(xué)診療、眼-腦科學(xué)研究、心理學(xué)研究提供設(shè)備基礎(chǔ)。

  該工作以“Frequency-encoded eye tracking smart contact lens for human-machine interaction”為題發(fā)表在《Nature Communications》上【Nature Communications, 2024, 15:3588】。南京大學(xué)徐飛教授、陸延青教授、江蘇省人民醫(yī)院袁松濤主任醫(yī)師、南京航天航空大學(xué)陳燁研究員為文章的共同通訊作者，南京大學(xué)博士生朱衡天、楊歡和江蘇省人民醫(yī)院博士生徐思琪為文章共同第一作者，馬園園、朱書庚、毛正藝對實驗作出了重要貢獻。江蘇省人民醫(yī)院胡仔仲副主任醫(yī)師、南京大學(xué)江德臣教授、寧興海教授、熊毅豐助理教授、潘榮容博士、徐郁蕊博士、陳薇薇博士生對實驗提供了重要幫助。該研究得到國家自然科學(xué)基金委（61925502、62135007、62305153和 22025403）和國家重點研發(fā)計劃（2021YFA1401103）的支持。