人工智能量子眼镜材料初探

人工智能量子眼镜材料初探

──深切悼念陈创天院士逝世

碧奎垣

2018年10月31日，我国著名材料学家、中国科学院院士、中国科学院理化技术研究所研究员、82岁的陈天创教授逝世，我们感到无比悲痛，特以此文作为悼念。

事情的起因是，2017年6月间，我们曾写过网文《量子眼镜原理材料向何处去简介──非线性暗物质原子量子研究与应用（4）》，因为涉及到激光技术非线性光学晶体材料的需要，才得知已有“中国牌晶体”的在硼酸盐体系中有BBO和LBO晶体的发现──这是陈创天院士早在30多年前提出的非线性光学效应阴离子基团理论的成果。

1977年陈创天被卢嘉锡正式任命为非线性光学材料探索组组长，开始了系统深入的研究；改革开放的春风也带来给了激光技术晶体材料研究的春天，上世纪八十年代发现的BBO和LBO晶体，就引起国际激光界的关注，到2001年陈创天团队又研制出全球独一无二的氟代硼铍酸钾晶体──KBBF晶体，这是目前唯一可直接倍频产生深紫外激光的非线性光学晶体，它打破了国际激光界长期以来的“200nm壁垒”，也是继BBO、LBO后的第三个“中国牌”非线性光学晶体。

2009年《自然》杂志发表的文章还称，氟代硼铍酸钾KBBF晶体是中国禁运的激光技术非线性光学晶体材料。可知像我们这种局外人，研究“人工智能量子眼镜”材料的氟代硼铍酸钾盐体系KBBF晶体的深入了解，也不容易。“人工智能量子眼镜”的原理简单说，就类似有线电话和移动电话两者的结合，由此视觉光学量子传输只管眼镜到视网膜这段距离。这是把老的视觉光学升级为部分量子纠缠视觉光学，以加强经典视觉光学信息通道传输，再与类似自然引力量子信息隐形传输的虚数超光速通道传输的结合。如果量子眼镜的材料研发制备欠缺这方面的理论指导，就无法清晰认识材料微结构和力学性能的关联性，而难以掌握这些高性能材料的成熟制备技术和工艺。

人工智能量子眼镜涉及激光技术，需要外界输入电流。如果不用外界输入电流，利用镜片两面与外界的温度差，产生自然电流，有没有类似的晶体材料呢？据《中国科学报》介绍的《“双面”膜用盐水产生电力》说：2018年10月出版的《科学进展》杂志上报告，从移动粒子中获得能量的“雅努斯膜”已有国家在作实验。“雅努斯”是古罗马一个守门的门神和通道之神的名字；“雅努斯膜”──一种新的“守门人”，可被制造成拥有不同大小的孔隙，并容纳不同电荷，从而使其接受不同类型的粒子。这种两边拥有不同属性的“双面”膜，它们的孔隙大小和膜本身的电荷均不相同。这促成了带电粒子从一边到另一边的稳定流动，同时可防止它们向错误的方向流回。

但目前还只能停留在从盐水中获取电流上──当由带正负电荷的粒子束构成的离子盐，在水中溶解时，粒子束会分开，留下正负电荷粒子自由地参与渗透。通过将带电薄膜，放置在盐水和淡水中间。该设备测试咸海水和河流淡水，将储存在盐水中的35.7%的化学能量，转化成可用电力。这和大多数风力涡轮机一样高效，并且比大多数太阳能电池的效率高。但目前这种能为流动粒子创建的“公速公路”，从而产生电流的“双面”膜，制造的成本很高，同时随着时间流逝，往往会出现泄漏。

那么能否结合“中国牌”类似硼酸盐体系的BBO、LBO晶体和氟代硼铍酸钾KBBF晶体，研制出与普通眼镜外形一样简单的量子眼镜，能像智能手机那样吃香？这一直是我们对“人工智能量子眼镜”要尝试攻克的材料和办法。因为以平面光学反射几何和实验等为基础，解说凹透镜令光线散开影像如何缩小？凸透镜令光线聚焦影像如何放大的知识，再要结合经典量子电动力学和量子场论等知识是不够的。为挖走陈创天教授例如，研制类似普通眼镜外形一样简单的量子眼镜，类似“目”浴阳光，预防近视；以及盲人戴上虽然不能像好眼睛一样，但也能模糊看清周围的东西，不至于碰倒等，这能行吗？

陈创天院士研制出KBBF晶体，已经对美国相关领域的研究产生了严重影响。美国人为挖走陈创天教授，曾不惜重金请求购买晶体或邀请他去美国工作，都被他严词拒绝。直到2016年美国先进光学晶体公司，才宣布他们终于研制出氟代硼铍酸钾晶体（KBBF），破除了15年来我国对该晶体的技术封锁。其次，陈创天教授这位为祖国材料研发孜孜不倦的学者，因希望将他的学术成果和研究经验，留给后继者，他不但著书立作，同时也在培养一批包括两院院士、“杰青”、“百人”等科研才俊。长期在国内向学术界学习和追踪，我们也能了解一二类似的信息，在中国科技城打造一方“书桌”。

例如，《量子眼镜原理材料向何处去简介》说：量子眼镜类似“目”浴阳光预防近视，连盲人戴也能模糊看清周围的东西；这种仍像普通眼镜研制时，有没有考虑绕行已知的视力、视线、视网膜等生理、光学“硬科技”原理的量子信息隐形传输的路线？

其实深度学习量子共振纠缠、量子信息隐形传输的人都知道；有晶体眼人工晶体（ICL），又称可植入式接触镜──晶体眼人工晶体植入术，适用矫治近视、远视、散光、青光眼、白内障、斜视等范围的屈光矫正。ICL的植入位置，是眼后房、虹膜与晶状体之间；无需去除或破坏角膜组织、无须进行手术后缝合。

人工晶体植入手术原理是，眼内晶体是一种柔软的人工晶体，可安放在人眼晶体前安全区，厚度仅50微米左右，比头发的直径还薄。有说人工晶体植入手术后，视觉优于配戴框架眼镜、隐形眼镜及其它在角膜上实施的屈光矫正技术的。美国普林斯顿高等研究院理论物理学家马多西纳指出，基于对黑洞的计算，量子力学的纠缠和广义相对论的虫洞，或许在本质上是等价的，是同一个现象的不同描述，而且这种相似性适用于黑洞以外的场合。这种猜测，能否把有晶体眼人工晶体与并不相关的虫洞联系起来，让新量子助视力信息，使经典通道升级呢？2004年诺贝尔物理奖获得者维尔切克说：“量子纠缠再神秘，也该是科学的观念”。量子眼镜涉及视觉信息量子。

这种光子从体外的“明文”变为体内“密文”，已有各种编码假说，如：发放频率编码、同步振荡、时间编码、神经细胞集群、稀疏和粗编码、非编码二步式并行传输等。主张频率编码的认为，神经元用于传递信息的唯一变量就是瞬时发放率，脉冲频率是神经信息的携带者。主张时间编码的认为，脉冲发放系列的精确时序组合编码，比瞬时脉冲发放频率的组合要大得多，能传递更大量的可能信号。主张神经元编码的认为，时间编码是怎样被下游神经元“读取”的却并不清楚；不能排除它被错误地解读为视觉信息需要重新编码的可能性。

因为在视路中神经细胞感受野的变化，并不一定就意味着视觉信息进行了编码。视觉信息并不是像人们想象的那样都转变成了电信号，因为如果只是为了传输电信号，大脑视觉皮层为何要演化出那么复杂的特征分离的功能超柱？难道每个人瞬间就能够认出的图形还需要被编码吗？大脑对视觉信息的处理需要编码与解码，原理是什么呢？解释视觉信息，视网膜的神经细胞，有说成像转化为电信号，是经视交叉、视束传到视皮层。这关系到脑电波，和背后的电化学涌动，轴突外面的脂质髓鞘，确保精准的电化学传递，在神经系统行为指令的传递中的重要作用。

谢平教授认为，这种由光驱动的视觉机制，由亮度、颜色、深度、纹理、形状、轮廓、运动等诸多特性所刻画，这就必须解释大脑是如何通过电信号，对复杂的视觉信息进行的加工、传输和存储记忆的。因为光的传输速度是无与伦比，视觉感知的瞬时性是直接利用光的反射，对物体的外部信息进行传输。这在视网膜上的景物与视觉中枢之间，存在繁琐而耗时像编码与解码的中间过程，他认为近乎荒唐。2017

年他出版的《拨开经典的迷雾，袒露大脑的秘密》书中，虽对信息编码、解码和整合的理解有局限，认为生物体内唯一做编码与解码的系统是遗传系统。但也猜想：“大脑对视觉信息的记忆绝不会是直接以神经脉冲的形式，无论是一种电化学印刻，还是一种光学印刻，底板都必须是生物大分子。既然视锥细胞中视蛋白的改变能导致色觉缺陷，类似的化学机制为何不能出现在视路的其它地方？”

他的这个猜想我们部分赞同。因为这种视觉光学只相当于电工学和有线座机电话模型，此介质介子只是电流电荷。视路出现在其它地方的就有：真空量子起伏的“点内空间”与量子纠缠，由此里奇张量和韦尔张量引力量子信息的隐形传输卡西米尔平板效应区块链，联系弦论虫洞与量子纠缠等价，相当于今天普遍使用的智能手机模型，此无线移动通信的介质介子从前者经典的电流电荷，也升级为电磁波电磁场。量子眼镜的原理也就类似有线电话和移动电话两者的结合，由此视觉光学量子传输只管眼镜到视网膜这段距离。

这是把老的视觉光学升级为部分量子纠缠视觉光学，以加强经典视觉光学信息通道传输，再与自然引力量子信息隐形传输的虚数超光速通道传输的结合。因为量子引力虚数超光速通道传输信息，在大脑里产生类似大数据、云计算和自然全息现象，对意识预感、选择、注意目标能起作用。这种虚数超光速通道传输信息，不管对好眼睛人，还是近视、远视、散光、青光眼、白内障、斜视，以及天生的瞎子或后天的失明者等，潜意识或前意识里都是存在着的。

但意识的认定、复制，还在经典视觉光学通道传输的信息上，这类似大数据、云计算中的小数据。目前已知的“目”浴阳光，预报近视的理论，都只是经验，如类似近视防控三要素阳光、户外、远视，以及写字姿势、管控视觉时间和做眼保护操等，并没有解开背后升级的是量子纠缠视觉光学。神经细胞有数百亿之多，人的大脑跟自然宇宙一样的复杂，但量子眼镜单挑视力，也许减少了绝大部分的复杂性。

因为共振从视觉生理、光学经典通道来说，眼睛是镶嵌在眼皮“切口”之间的近似球形的叠加结构，它是把光传递的自然编码的“明文”信息，“翻译”再编码为大脑能感受和理解的生理、生化“密文”信息的第一道关口。眼眶内的眼球最前端突出眶外，不但受眼睑保护，而且还受眼泪水的润滑和洗涤。眼球、视网膜、视神经等“目”浴阳光预防近视，仍类似在加强体外自然信息输入人脑，变第一级自然信息的“明文”为大脑物质储存整理的第一级量子纠缠的“密文”。

这种机制解读除眼膜、视网膜有经典生理、光学的编码功能外，还有供视网膜量子编码之用的模型，是量子眼镜发现独特类似的摩尔斯电码、卦爻文字的卡西米尔平板效应。量子起伏影响核内质子量子色动化学卡西米尔平板间的收缩效应，类似摩尔斯电码电报编码的老式发报机。这泛化联系人的眼睛视网膜、耳朵耳膜和薄薄树叶外表，因有两面也具有类似的量子“编码”效应。

量子编码泛化，联系序列熵。“信息”是超越物质和能量具有统一功能的。这包括人类各民族或居住地区不同，各自语言文字的不同。这是第二级的把各自语言和文字，与自然景物、现象对应的编码。反映进人脑的微观物质，也类似第二级的量子纠缠。普通眼镜好在只联系第一级的自然与人脑对应的信息编码，量子眼镜预防近视也是如此。但它虚拟联系的“虫洞”还有在“点内空间”的，此增加的是：利用眼膜或视网膜还存在的情况下，它也存在的量子卡西米尔平板效应编码潜能，可补足自然反射进入人体的强度。

通过此类经典的光子量子共振的纠缠，再与暗物质原子量子共振的纠缠结合，来恢复或填补原来的视力功能。所以并不直接涉及大脑物质的信息编码。诚然，人脑中表征外部，必须识别环境中的物理能量，并且将其编码为神经信号；这个过程通常被称为感觉。而且必须同时选择、组织并解释这些感觉；这个过程通常被称为知觉”。感觉、知觉等脑电波的梳理，会如堕烟海。对大脑这样一个神秘的器官，我们知之甚少。在20世纪80年代之前，意识曾是自然科学的禁忌之地。但随着量子纠缠、量子信息隐形传输及暗物质证据的积累，意识可被认识，开始在自然科学家眼前提及。

意识浮现在由一般物质的组合中，这可比喻大脑像一个线圈，外部世界的信息如同磁场，意识恰似所产生的感应电流。但我们坚持量子眼镜的科学，是认为即便在感觉过程中，存在神经元产生电活动现象，也难以认定像视觉这样的感觉信息都被编码成电信号，而没有量子纠缠共振编码与生理的“交流”联系。因为超过80%的医疗数据来自医学影像数据，如从种类繁多的多模态影像、病理、检验、基因及随访信息等影像数据。高性能计算多层神经网络模型，应用在影像数据；影像的数字化及报告的结构化，能确保数据的最真实可用。

脑电图被用来检测大脑表面由几十亿神经元的电活动产生的电波，类似的技术还有通过X射线的CT扫描，通过各个脑区的化学燃料活动的PET扫描。利用结合在神经细胞脂膜上的染料，将膜电位转化为荧光或光吸收信号，并用光学成像方法对神经电活动进行多点测量的电压敏感染料成像技术；采用静磁场和射频磁场获得高对比度的既不用电子离辐射、也不用造影剂就可清晰大脑图像成像的核磁共振成像（MRI），和在MRI基础上发展出的弥散张量成像，以及胞外多通微电极记录、微电极阵列衍生的多通道技术等，可检验证实量子眼镜的原理和材料。近视是遗传跟环境共同作用的，我们能看到戴眼镜的孩子越来越多，同时人口老龄化以及慢性病带来的视力问题，都呼唤着量子眼镜技术创新这条出路。

量子色动纠缠编码统一光速和虚数超光速；量子色动纠缠编码统一物质及场的粒子与熵流。量子眼镜要符合“科学”，研制也要与科学的目的、科学的精神和科学的方法等三要素联系。这里科学的目的就是发现各种规律；科学的精神包括质疑、独立、唯一精神；而科学的方法要实现逻辑化、定量化和实证化。很多量子技术产品及研究，因没有定量化和实证化，而不符合第三个要素的后两条。虽然有些量子技术产品表演，讲逻辑，有时也讲定量，甚至能写出数学方程，但是不能通过其他人独立的严格的实证化的检验，而类似魔术表演、甚至是骗局。量子眼镜的兑现，刨根究底是材料和人工类眼与类脑人机组合的编辑组装。我们讨论视网膜与量子卡西米尔效应平板发报编码时有一个认识：科学原理是找寻自然的存在，而不是人工去创造.

同样实现这些原理的材料也不是人工去创造，而是在自然中去找寻它的存在。例如，霍尔效应、量子霍尔效应和量子反常霍尔效应等被发现，是自然本身就存在。一种拓扑绝缘体材料，挡在一种铁磁性的材料上面，将两种材料混合起来，就会发生反常量子霍尔效应，不需要磁场也有量子霍尔效应。这种编辑组装组合看似一种创造，实际也要在多种材料中去找寻。中科院物理所方忠、戴希、张首晟和清华大学薛其坤等科学家，就是在测量了1000多个样品后，最终利用分子束外延方法，在高质量的铬或铁磁性离子掺杂铋，锑的样品中，找寻到有拓扑绝缘体磁性薄膜，在极低温输运测量装置上，观测到量子反常霍尔效应的。

又如，磁铁吸铁的磁现象似乎罕见，但它无物不有和无处不在。因为磁铁吸铁的根源在自旋原理，是自然界存在电子绕原子轨道作旋转运动自旋的环形电流。但要联系制造出强力的永久磁铁，并不是每种材料或每种元素都行。只有找寻到如铁、镍、钴、钕等元素，这种由于部分电子的磁性相互增强的合金，整体磁性才变得非常强。

同样，卡西米尔效应平板原理的量子色动化学，是一种量子几何的自然存在。而真空量子起伏的量子簸场，也是一种量子数论的自然存在。这两者的结合对自然界中1000多种元素都是平等的，但只有氧元素含8个质子数的“8”，在无穷的自然数目中，有组成正方体平板的特别，所以在宇宙和地球进化演变历史中，氧元素才最终成为地球上含量最多的元素。因此找寻成为量子眼镜研制的方向之一。

奠定量子眼镜研制基础最早的是《三旋理论初探》和《求衡论──庞加莱猜想应用》等书中，提出的量子信息纠缠与化学振荡、量子人、量子簸场等概念。这可以与都世民教授的“揭开人眼的神秘面纱”研究共舞，但量子眼镜的研制与都世民教授说的“微小光学”是不同的。都世民是从光学发展可分成宏观光学、微小光学和纳米光学三个发展阶段分析的。这是从制作工艺和光学元件尺度来界定；微小光学是微米尺度范畴内的光学。

微小光学是研究微米、亚微米尺度内光与物质的相互作用和光学元件，包括光源、光纤、波导、折射和衍射型微透镜、微棱镜等的光学微加工技术，以及利用该元件实现光信息的发射、耦合、传输、变换、分光、成像和图像处理等功能的理论和技术。这是光学与微电子和微机械相互融合、渗透、交叉，形成重要前沿学科的新发展。

微小光学功能材料，包括制作微小光学元件的基底材料，晶片和光电元件混合集成的基底材料，如特种玻璃、有机硅、半导体材料、特种聚合物、光波导材料和封装材料等；以及微小光学元件的二维和三维集成技术，微小光学元件的耦合、对准、传输、变换技术集成器件的装配封装技术等。都世民教授说，1974年龚袒同教授提出的变折射率概念，指变折射率介质的折射率不是常数，而是按一定规律变化的。变折射率介质是一种非均匀介质，称为祶度折射率介质或渐变折射率介质。微小光学专家认为，人眼是成像装置，但与传统解读人眼是成像装置不同，强调微小光学与生物学交叉结合，人眼的水晶体是一种典型的变折射率介质。

微小光学专家可以不了解视网膜结构；他们看到的只是汇集点上视细胞尺寸是微米尺度，细胞间距是纳米尺度，工作波长也是纳米尺度。量子眼镜的着眼点与以上不同，是把视网膜联系量子卡西米尔效应平板发报编码；这可以类比采用量子技巧为移动小配件充电的无线充电器。而都世民教授说的微小光学原理以及基底材料、晶片和光电元件，只可类比电流直输的有线充电器。

在设备远离电源1米时，仍能为一个移动LED灯泡提供电量，且不降低其亮度，其方向也可以持续改变而不降低能量转移的新无线充电器，是美国斯坦福大学研制的。他们采用一个量子力学领域叫宇称时间对称的概念，实现当充电器和设备在相互共振时，通过磁感应耦合充电器中的电路和LED灯泡，这样充电器内放大器的能量提升，就可以在灯泡进一步移远时平衡流失的能量；即便在灯泡和充电器之间的距离变化时，该系统也可以自动进行自我调节。量子眼镜对普通眼镜的升级，也类似利用人体内外量子的释放变化，自动进行自我调节的。人体自发释放量子，基里安照相的实践可证明：人体的某些点，比其周围区域发射更强的光，这是人体与环境相互作用共振通过量子纠缠释放的反映。量子眼镜并不排斥眼睛光学成像视觉的原理，这类似激光全息摄影成像原理。

激光摄影中需要两束相干光线的结合聚焦。把激光两束量子相干成像视觉的原理，对比联系普通眼镜和眼睛光学成像视觉的原理，是有区别的。但具体联系到人体，人们常说“眼睛传神”或说看“眼神”，指的是人体也能向外发放量子信息，说明视觉成像本身存在两条量子信息传输相干路线。激光全息摄影描述3维图景的所有信息，都被编码到2维胶片上的明暗相间的图样上；用这个胶片又随时可以复现该3维图景。而且激光摄影的图像还有“部分与部分、部分与整体相似”的全息效应联系。所以量子眼镜类似的激光成像原理，只是填补眼睛失明或近视等视觉成像功能减弱的缺失。因为视网膜的卡西米尔效应平板编码效应涉及内外的量子起伏也有作用，激光视觉成像需要两束量子相干，也类似量子眼镜需要两束量子相干。

从自然界的动物变色龙，到仿生的彩色眼镜、鞋子，以及如生命探测仪收集体温发出的红外线等，都涉及量子簸场。但这都不需升级解释为量子起伏影响核内质子量子色动化学卡西米尔平板间的收张效应。理论上量子眼镜才追踪贝里洞、环形电流、安培电流等旋转体材料物质。例如，量子眼镜材料组合编辑设计初探参考的二维磁体制作，就与量子眼镜膜面有联系。二维磁体由一种叫作三氧化铬的化合物制作而成，这是美国麻省理工学院和西雅图华盛顿大学的物理学家发现的。选择三氧化铬这种晶体堆积的薄片，用透明黏性胶带剥至更薄层，以制作二维材料。三氧化铬由于电子自旋，能够产生永久性磁场，是一种磁性物质材料。三氧化铬在剥落到单层原子时，不仅具备磁性，而且这种特性在温度相对较高情况下依然存在。

奇特的是，两层三氧化铬材料堆叠在一起没有磁性，而再加入另一层材料之后变为重新获得磁性。三氧化铬还具有各向非均质异性，这是否是在电子旋转方向存在倾向性的情况下，“贝里洞”环形电流面垂直于晶体面呢？因为其他二维材料不具备三氧化铬在剥落到单层原子时，保留其磁性的特征。如果量子眼镜的材料公开，能否类似运用到有晶体眼人工晶体上，让医院去大量开展有晶体眼人工晶体植入术，而让卖眼镜的行业受损呢？不会。ICL晶体植入术类似隐形眼镜，存在一些缺陷。

例如，隐形眼镜紧贴在眼球上，一旦遭到污染时，直接伤害眼睛。另外隐形眼镜都会遭受三种污染；一是外界的污染，如空气中的灰尘、油脂，化妆品、清洁剂。二是眼睛本身，如泪液中的蛋白质、粘液分泌物。三是细菌、霉菌的沾染。而清洁保养隐形眼镜，除易刮伤外，达成清洁、杀菌、去蛋白等完美保养，原则上并没有。如某些清洁药水虽然有效，却会对某些人的眼睛造成过敏刺激。其次，不同的隐形眼镜有不同的保养系统，不能混用。