传统导盲杖的工作原理就像一根延长的指尖，通过物理接触感知一米内的障碍。但在一项最新研究中，上海交通大学的科研团队研发出一款可穿戴多模态视觉辅助系统，让视障人士能够通过人工皮肤的震动、特殊摄像头的扫描和AI算法的实时运算，重构出属于自己的 “数字视野”。
这一体验不禁让人联想到《攻壳机动队》所描绘的未来世界，其中少佐草薙素子通过义眼摄像头实时解析周围环境，实现了与人体生物更为精妙的同频共振。
电影《攻壳机动队（1995）》剧照
蝌蚪五线谱连线采访了参与此项研究的上海交通大学计算机学院清源研究院长聘教轨副教授顾磊磊，他告诉蝌蚪君：“现在设备体积最大的是摄像头，未来希望可以把摄像头做得更加隐蔽，比如做到隐形眼镜上，或者是做到眼底，这样盲人看起来会更像正常人士，出门不会受到异样的眼光。”
目前，这项研究成果已刊登在《自然》杂志子刊《自然 - 机器智能》（Nature Machine Intelligence）上，它不仅是技术的突破，更像是一场关于 “人类增强” 的温柔实验，让我们看到科技如何以更人性化的方式弥合身体的缺憾。
01
感官代偿：大脑的拓扑重构之谜
跨模态可塑性可以重新组织四个主要脑叶之间的连接，以应对感觉丧失。
（图片来源：维基百科）
人类大脑在应对感官缺失时展现出的代偿能力，堪称神经科学的奇迹。
与视觉正常的人相比，视觉障碍者的听觉处理能力可能会更强。因为在这种特殊情况下，大脑可以增强其他感觉系统，通过在大脑皮层特定区域建立新连接并重新参与其他感觉信息的处理中，以弥补视觉或听觉的不足。这种大脑代偿方式被称为跨模态可塑性。
跨模态可塑性是神经元的适应性重组，以整合两个或多个感觉系统的功能，通常发生在因疾病或脑损伤而导致的感觉剥夺之后。在长期感觉剥夺之后，神经网络的重组最为显著，例如先天性失明或语前失聪 。而该研究也是在听觉和触觉方面进行了突破性研究，在二者的双重作用下，在多方面满足了视障人群的多重需求，大大增强了其运动能力。
02
从“触觉延伸”到“感官重塑”
人工智能驱动的可穿戴电子系统为非侵入性视觉辅助提供了前景广阔的解决方案。然而，现有最先进的系统尚未充分考虑人体适应性，导致其在盲人群体中的使用率较低。
但在这项最新研究中，科学家们通过融合软件与硬件创新提升实用性，赋予了设备真正的“视觉”。
目前摄像头已安装在眼镜上，但该团队正在努力使设备更轻、更隐蔽。
新系统总重约200克，由装载了RGB-D（红绿蓝和深度）摄像头的眼镜、两小块人造电子皮肤和一个微型单板计算机组成。眼镜架上搭载的深度摄像头，实时探测眼前的环境。
AI算法在0.25秒内完成图像分析，计算出可通行的路径，通过骨传导耳机向佩戴者发送方向提示音，引导其走向正确路径：需要向左走则左耳发出短促的“滴”声，右侧同理。
传感-运动人工皮肤A-skin结构图
更精妙的是这一系统加入了触觉维度：通过开发可拉伸的传感-运动人工皮肤A-skin贴片，供用户佩戴在手腕和手指上，提供额外的导航辅助。
这些手环配备了独立的距离传感器，当障碍物距离用户够近时（40到5 cm可调），贴片会振动提醒用户。当用户伸手去拿物体时，贴片也会震动提醒用户何时需要抓取。
此外，该系统还提供了一双摩擦供电的智能鞋垫和VR训练平台，让使用者在正式出行前可以在虚拟系统中进行模拟、训练，降低摔倒、碰撞等风险。
这项系统不仅是工具升级，更是感官系统的重构。经过系统训练后，所有参与者都能够在室内导航，他们的行走速度与使用拐杖时相似。在实验室测试中，视障志愿者穿越25米复杂迷宫的时间比使用导盲杖缩短了25%，碰撞次数降低67%。
顾磊磊副教授表示，他们的多模态系统融合多种感觉反馈时，做到“多而不乱”非常关键。他解释说，特定时刻，侧面信息是前方摄像头的盲区，但是在前一时刻，相当于人在退后一步时，侧面信息其实是在摄像头的观察范围内的，摄像头分析前方环境情况的时候会考虑这个障碍物，从而提前绕开。也就是说，整个系统是一个连续动态的过程，可以避免让人陷入死角。
03
光明未来：技术重构感官体验的人文之光
电影《她（She）》剧照
上海交通大学的多模态感知系统，让人不禁联想到电影《她》中与人类深度共情的AI操作系统“萨曼莎”。
这套设备不仅通过深度摄像头构建环境模型，更能学习用户的感知偏好，就像萨曼莎理解西奥多的情感波动一样，系统会依据使用习惯动态调整振动频率与音频提示的强度。这种高度个性化的交互，重新定义了辅助技术的意义：它不再是机械的工具，而成为延伸感知的“数字感官”。
技术终将让我们更贴近人性的本质。这类重视用户感受的技术会让视障群体能够更自信、独立地生活，帮助他们更好地融入社会。它为视障人士打开了新的生活大门，让他们有更多机会去探索世界。
真正的智能不在于模仿人类，而在于激发独特的存在方式。这些超越生物视觉的感知维度，正在书写人类文明的新篇章。科技不再是冰冷的替代品，而是化身为一座桥梁，连接不同感知方式的孤岛，让每个灵魂都能以独特而完整的方式，拥抱世界的丰饶。
参考资料：
https://www.nature.com/articles/d41586-025-01214-9
https://www.nature.com/articles/s42256-025-01018-6
https://techxplore.com/news/2025-04-wearable-ai-people.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Cross_modal_plasticity
https://m.thepaper.cn/newsDetail_forward_30643296
编译：杨雨鑫
策划：刘颖 张超 李培元 杨柳
审核：顾磊磊 上海交通大学计算机学院清源研究院长聘教轨副教授
来源：蝌蚪五线谱
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