本文 最初发表于 io9。
来自 2AI Labs 的一对研究人员开发了一种可穿戴眼镜设备，可以有效治愈红绿色盲。这项名为 O2Amps 的技术，通过利用我们仅凭肤色就能感知他人血液含氧量的能力来发挥作用。开发者 Mark Changizi 在思考色觉的进化基础后，提出了这个非传统的想法。他独特的理论最终促成了这种眼镜的发展，使佩戴者能够更清晰地感知情绪和社会线索——并且，作为意料之外的后果，解决了色盲问题。我们联系了 Changizi 以了解更多情况。
这项突破中最引人入胜的一个方面是它的由来。Changizi，《Harnessed: How Language and Music Mimicked Nature and Transformed Ape to Man》的作者，长期以来一直在研究人类思考、感受和看事物的各种方式。他提出了关于字母形状、语言的起源以及最近关于人类和其他灵长类动物为什么拥有色觉的独到见解。
“色觉是为了感知情绪和状态”理论
“大多数哺乳动物——你的狗、马、兔子——拥有两种色维，”他告诉 io9，“一种是黄蓝维，另一种是灰度（或亮度）维。然而，我们一些灵长类动物拥有一种额外的色觉维度：红绿色维。”
Changizi 说，目前的理论是，色觉是为了帮助灵长类动物在森林中寻找水果而进化的。然而，这个想法的问题在于，拥有与我们相同三维色觉的灵长类动物的饮食差异很大——但我们都拥有相同种类的色觉。
“我想知道，是否我们的色觉是为了感知同类灵长类动物，感知我们在脸部、臀部和生殖器上显示的潮红和其他信号，”他告诉我们。Changizi 说，如果是这样，那么拥有色觉的灵长类动物应该有裸露的斑块。
果不其然，情况正是如此：拥有色觉的灵长类动物是那些拥有裸露的脸部、裸露的臀部，有时还有其他地方裸露斑块（如胸部）的动物。大多数其他灵长类动物拥有典型的、哺乳动物式的、毛茸茸的、非裸露的脸部和身体。
“另外，如果我的‘色觉是为了感知情绪和状态’理论是正确的，那么我们这种色觉背后的机制应该特别对皮肤中的血液信号敏感，这些信号是我们皮肤的信号能力的基础。”
确实，我们血液为了发出信号而发生变化的一个主要方式是其氧合水平的变化。而且，为了让我们在可见光谱中对这一点敏感，我们确实需要拥有 M 视锥细胞和 L 视锥细胞的特殊波长敏感性。
“它们很特别，”Changizi 说，“因为它们的波长敏感性非常相似，乍一看是一个糟糕的设计。就像你相机的三个等距分布的彩色滤光片 R、G 和 B 一样，你可能会期望我们的视锥细胞敏感性在光谱上等距分布。然而，我们灵长类动物的 M 视锥细胞和 L 视锥细胞却紧挨在一起。然而，这只有在你意识到为了能够感知血液氧合量的变化，它 _必须_ 这样，这才是一个糟糕的主意。”
从理论到实践
Changizi 与理论计算机科学家 Tim Barber 合作，将他的色觉理论应用于这款眼镜设备。具体来说，两人创造了一种过滤技术，进一步增强了眼睛感知皮肤下血液的能力。它本质上是通过消除血液信号中的“视觉噪声”来工作的。
起初，他们打算将该设备用于实际的通用用途。“毕竟，看到这些信号是我们日常色觉的目的，”他告诉我们。
“但我们想到，我们的技术也可能对色盲人士有益——而且我们的专利中也提到了这一点——但当时那不是我们主要的想法。但是，随着我们越来越多地演示这些滤光片，我们收到了一些色盲用户的反馈，他们声称我们的某项技术在‘治愈’他们的色盲方面给他们留下了深刻的印象。”
Changizi 和 Barber 很感兴趣，并联系了更多色盲患者，希望能获得更多关于他们体验的反馈和信息。一旦他们建立了视锥细胞与血液光谱调制之间的联系，他们就意识到他们可以做得更好。
“我们的 Oxy-Amp 是我们技术的核心——还有另外两种，Oxy-Iso 和 Hemo-Iso——它会阻挡窄带的光，这些光会影响氧合信号。通过这样做，Oxy-Amp 进一步增强了我们感知他人皮肤中氧合量变化的能力，这正是我们红绿色觉进化的目的。而且成本很小甚至没有，因为阻挡的频带非常窄，”他说。
工作原理
除了 Oxy-Amp，Changizi 和 Barber 还开发了两种专门的技术，对应于我们眼睛可以感知的血液变化的两个维度。
一种变化是血液的浓度——当你看着手掌，用力挤压，然后放开时看到的。这些主要是沿黄蓝维度的变化。Hemo-Iso 滤光片分离并放大此信号，使其得到极大的夸大，但以牺牲感知氧合量变化为代价。
血液变色的另一种方式是由于氧合量的变化——例如，我们在静脉中看到的。这是红绿变化。Oxy-Iso 滤光片分离并放大此信号，使其也得到夸大，但现在以牺牲感知血液浓度变化为代价。
“正是后者——Oxy-Iso——为色盲人士带来了益处，”Changizi 告诉 io9。“我们并不太惊讶，因为它‘强行放大’了氧合信号——并且是以牺牲另一维度为代价的——这正是红绿色盲人士无法看到的维度。”
另一方面，Oxy-Amp 是一种氧合放大器，但“不那么粗暴，”他说。
值得注意的是，Oxy-Iso 只能对拥有一定程度的 M 视锥细胞和 L 视锥细胞的红绿色盲患者起作用。如果一个人完全缺少其中一种视锥细胞，那么就没有什么可以放大的了。
当 Oxy-Iso 在帮助色盲患者区分红绿色时，它同时也会削弱他们现有的黄蓝色觉。Changizi 说：“在某种意义上，它使他们在整个光谱上的残疾更加均匀。”
医疗成像技术
除了在色盲方面的应用，这两种“Iso”滤光片——Oxy-Iso 和 Hemo-Iso——主要用于医疗应用。
事实上，它们可以被视为一种医疗成像技术——只不过“相机”是病人自己的眼睛，从而使他们能够直接看到皮肤下和组织中的血液和血管特性。这些设备可以以眼镜的形式使用，或者作为光源前的滤光片，让房间沐浴在血液放大光中。
Oxy-Amp——阻挡血红蛋白产生的窄带噪声的单元——除了（但也包括）医疗之外，还有许多更广泛的用途。它放大了我们灵长类色觉进化所针对的所有事物——这使得 Changizi 认为它不仅仅是为专家准备的，而是为任何人准备的。
“我们正在将这项技术应用于处方眼镜、太阳镜和通用照明，”他说。“例如，当你戴上太阳镜在晴天减少眩光时，你同时也会损害你看人的能力。但是配备 Oxy-Amp 技术的太阳镜可以提供你想要的遮阳效果，同时还能增强我们看其他人的能力。”
他们还在考虑将其应用于化妆品照明。“乍一看并不明显，但年轻皮肤看起来年轻的一个原因是因为皮肤更透明，因此更容易看到下面的血管，”Changizi 说。
“嗯，我们的 Oxy-Amp 所做的就是让皮肤下的血管更加突出，这只是说皮肤显得更透明——更年轻。”
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