Mojo Vision“隐形计算”技术全解析

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继“空间计算”之后,我们似乎又将来“隐形计算”时代。2018年的时候,一家名为Mojo Vision的AR公司提出了“Invisible Computing”(直译为隐形计算)的概念,即使从未公开解释这是什么产品,而距离问世也还要2、3年,它却已经获得了超过1亿美元的融资。

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那么隐形计算到底是什么?Mojo Vision将这么多融资用在开发什么?这些问题终于在近期得到了解答。原来所谓的隐形计算,其实就是一款具备AR功能的智能隐形眼镜,Mojo Vision称之为Mojo Lens。

其实去年,其产品市场部门高级副总裁Steve Sinclair就曾解释,隐形计算的概念指的是它可以在需要的时候提供信息,在用户不需要的时候信息就会消失,不会干扰视线。当时大家可能以为他们在研发一款用于轻量化AR眼镜的光学技术,而不是直接集成在隐形眼镜中。

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Mojo Lens

的确,智能隐形眼镜并不是一个新的概念,不管是在电影、实验室还是专利中,都能看到它的身影。此外,腾讯曾领投的Innovega公司也正在开发一款与AR眼镜搭配使用的智能隐形眼镜系统。与之不同的是,Mojo Vision将AR光学显示元件集成在Mojo Lens中,而且已经研发出一款沙粒大小的超高密度单色显示方案。

Mojo Vision更希望走一条实际的发展路线,Sinclair表示:我们并不希望过度炒作,展示出虚无缥缈的概念品。因此在技术逐渐成形后才选择公开(将AR隐形眼镜的计划隐藏了三年以上),并且只进行了一场小规模展示。

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显示屏仅有沙粒大小

接下来我们将详细揭秘Mojo Vision的技术和应用场景,不过在此之前,先来了解一下这家公司的背景。

Mojo Vision诞生

据了解,Mojo Vision的研发之路始于2015年,而最初的研究从2008年就开始了。而成立这家公司的契机,来自于两名硅谷资深人士:Drew Perkins(CEO)和Michael Deering(首席科学官),他们对基于眼球的技术都有着深深的兴趣,希望通过科技来提高人的视力。

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左:Drew Perkins,右:Michael Deering

在Mojo Vision之前,Drew Perkins曾联合创办光学网络公司Infinera(2007年上市),此外曾联合创办并出售三家公司,包括一家被诺基亚收购的有线电视网络架构公司Gainspeed。在2012年的时候,他患上了白内障,在手术后,虽然治好了远处和近处的视觉,但中间视力却受损。

因此Perkins开始思考,能否用光学技术来校正视觉,甚至让人类的视力超过20/20(1.0标准视力)。后来,在儿子进入大学的那天,他决定将利用自己的专业知识,去寻找非手术性“仿生眼球”技术的可能性,于是便决心出售Gainspeed,并休息了一年。

与此同时,美国Sun公司的前高级工程师Michael Deering也在思考同样的问题。据悉,Deering是一个AI、计算机视觉、3D图像和VR专家,在2001年离开Sun公司之后,他花费了十年时间去研究如何将微型显示器集成在隐形眼镜或植入到视网膜的问题。经过反复研究和模拟,Deering找到了一些关键问题的答案,并从2008年开始为它们申请了专利。

说起两个人的相识,不得不提到Sun公司的前CTO Greg Papadopoulos,Deering在研发技术的时候,常常找Papadopoulos商讨意见。而Papadopoulos在离开Sun公司之后进入NEA成为了一名风险资本家,于是2015年10月Perkins在找Papadopoulos(NEA曾是Gainspeed投资方)讨论仿生眼概念的潜力时,Papadopoulos不仅十分感兴趣,还向他介绍了Deering。

凭借Deering十年来的科研经验和Perkin在开发光学技术产品上的多年经验,两个人一见如故,决定将他们的灵感变成一家公司。接着,曾经创办过太阳能电池公司的斯坦福PhD Mike Wiemer也加入,成为第三名联合创始人兼CTO。

随后在2015年秋季,Perkins、Deering和Wiemer成功验证了想法,并为研发的技术起名Tectus,接下来的几个月里,他们规划了商业计划,并向NEA进行展示。NEA为他们投资了75万美元种子轮融资,而Perkins自己也投入了75万美元。

Papadopoulos透露,即使是在当时,这三个人构思的眼球集成显示系统大部分只是理论性的概念。尽管Deering解决了数学问题,也进行了一些模拟,但是开发真正的产品又是另一回事。后来,他们经过层层筛选,从苹果、亚马逊、惠普和谷歌等公司挖来了首批团队成员,人数约达几十个。

包括Mojo Vision现任产品和市场部门高级副总裁Steve Sinclair,此前曾就职于谷歌、摩托罗拉、惠普和苹果,在iPhone部门担任6年产品经理。

Mojo Lens是什么

介绍完Mojo Vision这么“牛”的团队,接下来了解一下他们的技术到底如何。据悉,Mojo Lens的核心技术在于一个0.48毫米的高像素密度微型动态显示屏(14000 ppi MicroLED)。它的体积小到肉眼难以识别,只能通过显微镜查看,虽然目前只能显示绿色,但是效果足够清晰。而且MicroLED的功耗仅为LCD的10%,同时亮度也比OLED高10倍,在户外可保持足够舒适的观感。

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Mojo Vision将这个不到半毫米大小的微型显示屏放置在人眼瞳孔的位置,通过视网膜投影技术将光线集中投射在视网膜上的中央凹部位。据悉,中央凹是视网膜上分辨率最高的区域,仅占视网膜面积4%到5%,但包含视网膜大部分神经末梢。此外,中央凹中包含大量图像采集细胞,能够将光线转化成电化学信号,接着这种信号通过视神经转移到大脑的多个视觉中心。

正是因为视网膜中央凹的高分辨率和高效率,Mojo Lens将图像投射到这个区域的效果也足够好,而且也更省电,对亮度的要求更少。另外,Mojo Lens的设计也考虑到了视网膜投影的安全性,其医疗设备部门副总裁Ashley Tuan透露,Mojo Lens的体验感接近普通的隐形眼镜,其光源的亮度经过计算,远低于安全规定的上限。

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对比19mm直径的美分硬币

当然,除了微型显示器外,Mojo Lens还将包含一系列其他的微型元件,比如初版将内置一个微型的单核ARM处理器、一个图像传感器、一个运动传感器和一个无线电传感器,未来的迭代版将加入眼球追踪传感器和通信芯片。电池方面,初版可能会内置微型的薄膜式固态电池。

Sinclair表示:Mojo Lens内置电池的续航将达到一整天,并配备一个AirPod大小的充电盒。而未来,Mojo Lens将实现无线供电,用户可以将电池像项圈一样挂在脖子上,并且计划将功耗降低到毫瓦特。此外,还将通过5GHz WiFi连接将计算交给智能手机。

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显微镜下的Mojo Vision微型显示器效果1

他还透露,Mojo Lens中的每项技术几乎都是自研的,包括显示屏、充氧系统、电力数据、ASICS定制芯片和电源管理工具,甚至也将自研眼球追踪算法。

体验感如何

近期,Mojo Vision向几家外媒进行了一场小型演示,外媒分别体验了原型隐形眼镜和HTC Vive Pro中的VR概念演示。体验者表示:Mojo Lens的潜力要比之前体验过的其他技术要更大,而且与其说是AR,它更像是某种仿生眼。

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Mojo Lens原型

据悉,在第一个演示中,Mojo Vision展示了一个手持的原型AR隐形眼镜,不过它需要与一个手机大小的处理单元和电池相连接,看起来比较笨重。

体验者不能戴在眼睛上,只能凑近观看。体验者的眼球靠近隐形眼镜上发光的绿点后,看到了时间、体育比赛分数、天气、健康数据(心跳等)、短信等文字信息,单镜片demo的效果更像是缩小版的单目AR眼镜方案(如North Focals、Google Glass)。

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显微镜下的Mojo Vision微型显示器效果2

此外,还演示了一个演讲应用,可以在你眼前显示已经写好的演讲稿,你直接用眼球浏览并读出来就可以,不用再担心背演讲稿的问题,也不再需要提词器。

一位体验者表示:Mojo Lens将屏幕放在靠近眼球的部分,因此即使不用屈光镜片,近视眼的人也能看清文字。

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Mojo Lens显示效果概念1

在第二个演示中,Mojo Vision通过VR头显展示了Mojo Lens未来将拥有的眼球追踪能。体验者在戴上头显后,可以看到眼前有一个发光的绿圈,当你看向绿圈外的余光区域时,可以调出通知、天气、日程、信息、警报、待办事项或导航信息,接着只需要通过注视来进行选择,类似于眼球追踪结合智能手表界面。

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Mojo Lens显示效果概念2

体验者表示:在Vive Pro中体验Mojo Lens眼球追踪界面时,只经过几分钟就觉得头疼、疲惫。对此,Mojo Vision的解释是,经过一段时间适应就好了。

有哪些应用

Mojo Vision了解这样一款AR隐形眼镜直接进入C端市场的诸多难点,因此他们将目光放在更实际的应用上,比如火警、服务业、医疗场景。

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Mojo Lens显示效果概念3

去年11月时,其曾展示过一款帮助消防员看清燃烧大楼的平面图的应用,Mojo Lens可通过黄色的线条去强调烟雾中桌椅等家具的轮廓,也能看到代表其他救火员所在地的符号(即使隔着墙也能识别),或是氧气罐余量、通信信号强度、警报等其他数据。

Sinclair表示:AR界面的好处在于,救火员在手握水管或斧子等器具时,不需要再掏出手机就能看到周围的环境信息。他还透露,Mojo Vision目前正在和美国国防部进行关于类似应用场景的洽谈。

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Mojo Lens原型

除了消防领域,Mojo Lens也可以用于服务行业,比如帮助旅馆门房快速调出客人的数据,并显示在眼前。

当然,目前对于Mojo Vision最首要的应用还是校正视力障碍,包括治疗多种视网膜变性、黄斑性变、青光眼、色素性视网膜炎、夜盲症、老花眼等症状。比如,可以让远处的文字更清晰呈现,或是通过放大用户眼前的物体,调节对比度、增加像素等方法,让用户看得更清楚。

据悉,Mojo Vision接下来将首先定位于医疗设备公司,预计在2到3年后将AR隐形眼镜面向视力障碍患者推出,未来才会考虑进入C端和B端市场。据世界卫生组织数据显示,全球视觉障碍患者可达2.85亿人。

Papadopoulos透露,早期员工在研发技术的同时,曾一度对AR隐形眼镜普及的可能性产生怀疑。而现在认为Mojo Vision已经脱离了那个时期,找到了一个风险较小的发展方向。

安全吗?还有哪些困难

据了解,Mojo Lens采用医疗级别的RGP硬性隐形眼镜材质,并基于巩膜镜设计,与传统接触角膜的隐形眼镜不同,巩膜镜直径更大,不接触角膜,而且在角膜和镜片之间留有空间,在佩戴前可填充无菌液体。

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Mojo Lens概念图

理论上讲,硬性隐形眼镜材质不会像普通软性隐形眼镜那样容易移动,但同时这种硬性的材质如果受损,可能会对眼球表面造成伤害。尤其是在上面提到的消防场景,当消防员遇到明火时,隐形眼镜有可能会因此失去水分,对眼球产生危害。因此猜测可能会搭配特殊的护目镜,或者采用更稳定的隐形眼镜材质来避免这一情况。

的确,Mojo Vision非常看重其产品的安全性,具有20年隐形眼镜技术开发经验的Tuan表示:目前研发的主要目标是将Mojo Lens做成一款安全的产品。现在公司内有三名验光师,其中两名是隐形眼镜行业的专家,我们将共同致力于保证AR隐形眼镜的安全性。

此外,和一般的年抛一样,Mojo Lens也需要定期护理,比如每晚需要消毒,一年更换一次。年抛对于卫生清洁的要求比日抛更高,由于长时间佩戴所产生的残留物堆积需要得到仔细的清洗,如果操作不当则可能引起角膜炎等病症。而考虑到它每年需要更换一次,这种消耗品的成本应该并不低,未来或许考虑将眼镜中的电子元件进行回收利用。

除了安全性之外,通过FDA认证是医疗用品投入市场之前的必经之路,通常这一过程需要几年时间。好在Mojo Vision荣获FDA突破性医材认定,有望加速产品开发、评估和审核的过程。而且Mojo Vision也将与FDA的专家一起保证产品符合安全标准。

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Mojo Lens迭代版

FDA批准并不是Mojo Vision将面临的唯一难题,他们还需要考虑AR隐形眼镜所带来的隐私性问题。对此,Sinclair表示:Mojo Lens将不会收集用户的眼球信息,只会短期储存的将只有用于人脸识别的数据。

随着数字时代的不断升级,公众越来越重视自己的隐私,因此未来Mojo Vision还需要进行大量科普和教育,才能让消费者接受其产品。

除了安全性,Mojo Lens面临的另一个问题则是合适的用户界面和体验,尽量避免过多的信息干扰睡眠或是身心健康。Mojo Vision表示:我们的软件算法可以识别语境,不会让没必要的数据遮挡视线。此外,由于没有眼皮遮挡,即使你闭上眼睛也会看到Mojo Lens显示的内容(用户体验问题),这一点可通过传感器来进行优化(参考VR的距离传感器)。

下一步如何走

Mojo Lens的理想很丰满,而现实到底如何只有拭目以待。参考以前的例子,可以发现开发智能隐形眼镜其实要比预期更难。比如Alphabet旗下的Verily项目,曾一度在测糖尿病隐形眼镜的研究上投入时间精力,但由于在将传感器集成于隐形眼镜中遇到困难,于是在2018年底搁置项目。

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Verily测糖尿病智能隐形眼镜

对于Mojo Vision这个86人团队来说,任务量并不小。目前距离获得FDA认证还有很长一段距离,不过已经开始在进行验证安全和有效性的实验。近期还获得人体试验机构委员会许可,尽管真正的临床试验可能要等两年后才会开始,但其团队已经开始尝试佩戴早期版本的Mojo Lens,发现其透氧性足够好,可实现穿戴式微型显示屏的效果。

另外Sinclair还表示:目前我们已经测试了AR隐形眼镜的每一个部件,接下来将专注于将这些微型元件集成在隐形眼镜中。

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AR隐形眼镜精密的制作工艺

同时,Mojo Vision计划在今年底开放首个入眼demo,届时也将在Mojo Lens中加入运动追踪和图像传感功能。此外,还将支持多色彩显示,并且通过为双眼显示不同的视图,实现立体AR显示效果。并且加入文字放大、强调物体边框、对比度调节、生成字幕、实时翻译等功能,塑造一款真正强大的视觉辅助设备。

不仅如此,Mojo Vision还计划通过验光师和眼镜店对产品进行销售和分发,帮助为不同人定制隐形眼镜,并推出接近美瞳样式的Mojo Lens隐形眼镜,让你可以改变眼球颜色。结合验光师这一环节不仅进一步对产品安全性把关,也有助于消费者对Mojo Lens的信任。

最终,Mojo Vision的目标是将AR隐形眼镜作为一种全新的界面向市场全面推广,Sinclair表示:我们的目标是实现可视化、流动性、随时随地可使用,接下来几年我们将会投入大量精力在软件开发上。

他们将证明,Mojo Lens不仅对患者来讲效果好,同时也能赋予健康人难以想象的超能力(如夜视)。

参考:CnetThe VergeSlash GearTech CrunchFast CompanyWiredVenture Beat

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