Steven Spielberg'in 2018 filminde Hazır Oyuncu Bir Ernest Cline'ın 2011 tarihli kitabına dayanarak, insanlar OASIS adı verilen sürükleyici bir sanal gerçeklik dünyasına giriyorlar. Bu bilimkurgu filmindeki fütüristik teknoloji hakkında en sürükleyici olan şey, şu anda Oculus, HTC ve diğerleri tarafından satılan kulaklıklardan çok uzak görünmeyen VR gözlükleri değildi. Görme ve sesin ötesinde bir duyunun katılımıydı: dokunma.

hacılar neden amerika'ya geldi

Karakterler, hayali nesneleri ellerinde hissetmelerini sağlayan geri bildirimli eldivenler giydi. Göğsüne bir yumruğun gücünü veya bir okşamanın gücünü yeniden üreten tam vücut takımlarına geçebilirler. Yine de bu yetenekler de hayal ettiğimiz kadar uzak olmayabilir.

Sürekli olarak, bilinçli olarak bile tanımadığımız şekillerde dokunma - veya dokunsal - bilgilere güveniyoruz. Cildimizdeki, eklemlerimizdeki, kaslarımız ve organlarımızdaki sinirler, vücudumuzun nasıl konumlandığını, bir şeyi ne kadar sıkı tuttuğumuzu, havanın nasıl olduğunu veya sevilen birinin sarılma yoluyla sevgi gösterdiğini söyler. dünya çapında, mühendisler artık video oyunları ve daha fazlası için gerçekçi dokunma hislerini yeniden yaratmak için çalışıyorlar. . İnsan-bilgisayar etkileşimlerine dokunmak, robotik kontrolü, fiziksel rehabilitasyonu, eğitimi, navigasyonu, iletişimi ve hatta çevrimiçi alışverişi geliştirecektir.





Güney Kaliforniya Üniversitesi'nden bir bilgisayar bilimcisi olan Heather Culbertson, geçmişte haptiklerin telefonunuzdaki titreşim veya oyun kumandalarındaki gürültü paketleri ile her şeyi fark edilir kılmakta başarılı olduğunu söylüyor. Ancak şimdi, daha doğal hissettiren, doğal malzemelerin ve doğal etkileşimlerin hissini daha çok taklit eden şeyleri yapmaya doğru bir değişim oldu.

Gelecek sadece parlak değil, aynı zamanda dokulu.



* * *

Dokunsal cihazlar üç ana tipte gruplandırılabilir : kavranabilir, giyilebilir ve dokunulabilir. Anlaşılabilirlik için joystickleri düşünün. Açık bir uygulama, robotların çalıştırılmasındadır, böylece bir operatör, robotun ne kadar direnç gösterdiğini hissedebilir.

Doktorların dünyanın diğer ucundan çalışmasına veya elleri için çok küçük veya çok dar alanlarda aletleri manipüle etmesine izin veren cerrahi robotları alın. Çok sayıda çalışma, kontrole dokunsal geri bildirim eklemenin bu robotlar doğruluğu artırır ve doku hasarını ve operasyon süresini azaltır. Dokunsal geri bildirime sahip olanlar, doktorların gerçek kesme ve dikiş hissini alırken sadece sanal gerçeklikte var olan hastalar üzerinde eğitim almalarına da izin veriyor. Culbertson'ın öğrencilerinden biri şu anda diş simülatörleri geliştiriyor, böylece bir dişhekimliği öğrencisinin ilk hatalı sondajı gerçek bir diş üzerinde değil.



G-üç-dokunsal-sistemler.jpg

Mühendisler, çeşitli olası uygulamalarla gerçekçi dokunma hislerini video oyunlarına, robotik kontrollere ve daha fazlasına iletmek için sistemler inşa ediyorlar.(Bilinebilir Dergisi'nin izniyle)

Komutanızdaki robotun ne yaptığına dair bir fikir edinmek, bombaları etkisiz hale getirmek veya çöken binalardan insanları çıkarmak için de yardımcı olacaktır. Veya bir uzay yürüyüşüne hazırlanmadan bir uyduyu onarmak için. Disney bile güvenli insan-robot etkileşimleri için dokunsal telepresence robotlarına baktı. Bir geliştirdiler sistem bir insansı robotik kollarını bir insanın kavraması için bir ayna seti ile birleştiren pnömatik tüplere sahip. Kişi, ilk robotun bir balon tutmasını, bir yumurtayı almasını veya bir çocuğun yanaklarını okşamasını sağlamak için ayna robotunu manipüle edebilir.

Daha küçük bir ölçekte, Lozan'daki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde (EPFL) robotist Jamie Paik'in laboratuvarı, adı verilen taşınabilir bir dokunsal arayüz geliştirdi. Katlayıp kaldırmak . Bir kare içecek altlığının boyutu ve şekli ile ilgili cihazların, ortada buluşan, açılan üç menteşeli kolu vardır. (Laboratuvarda doktora sonrası çalışan Stefano Mintchev, onları minyatürleştirilmiş origami robotları olarak adlandırıyor.) Kolların birleştiği yere küçük bir plastik tutamak yapıştırılarak üç boyutlu bir joystick oluşturulabilir ve kollar geri itilerek kullanıcıya ittikleri nesnelere dair bir his. Ekip, demolarda cihazları bir hava dronunu kontrol etmek, sanal nesneleri sıkıştırmak ve sanal insan anatomisinin şeklini hissetmek için kullandı.

Dokunsallığı kavramada aşılmaz gibi görünen bazı zorluklar vardır - örneğin, ağırlıksız dijital nesneleri tutarken ve kaldırırken ağırlık hissini nasıl sağlarsınız? Ancak mühendisler sinirbilimi çalışarak birkaç geçici çözüm bulmayı başardılar. Culbertson ve meslektaşları, adı verilen bir cihaz geliştirdiler. yerçekimi yerçekimi sorunu için Kişinin sanal nesneleri almak için kavrayıp sıktığı bir tür mengenedir. Sadece belirli şekillerde titreşerek, ağırlık ve atalet yanılsaması yaratabilir.

Ancak, Northwestern Üniversitesi'nde haptik alanında çalışan bir makine mühendisi olan Ed Colgate, beyni kandırmanın yalnızca bir yere kadar gittiğini söylüyor. Dokunsal yanılsamaları kırmak bazen kolaydır. Ona göre, uzun vadede mühendislerin gerçek dünyanın fiziğini - ağırlık ve her şeyi - mümkün olduğunca aslına sadık bir şekilde yeniden yaratmaları gerekecek. Bu gerçekten zor bir problem.

P-grabity-8-panel.jpg

Grabity (altta) adı verilen kavranabilir dokunsal cihaz, sanal nesnelerin işlenmesine ağırlık ve atalet yanılsaması sağlar. Burada bir blok hissini taklit eder (üstte).(Stanford Shape Lab'in izniyle)

Tutunabilen cihazlar genellikle kinestetik duyulardan yararlanır: sinirlerin aracılık ettiği hareket, konum ve kuvvet hisleri sadece cildimizde değil, aynı zamanda kaslarımızda, tendonlarımızda ve eklemlerimizde. Giyilebilir cihazlar ise genellikle derideki sinirlerin aracılık ettiği dokunma duyularına (basınç, sürtünme veya sıcaklık) dayanır.

Sanal gerçeklikte nesnelere dokunulduğunda parmak ucuna farklı derecelerde kuvvetle basılarak, parmağa çeşitli deneysel cihazlar takılır. Ama yeni bir cihaz parmak pedini kapatmadan aynı türde geri bildirim sağlar . Bunun yerine, bir yüzük takılabilecek yerlere giyilir ve altındaki cildi geren motorlar içerir. Bu, sanal nesneleri algılamaya devam ederken parmakları gerçek dünyadaki nesnelerle etkileşime girmek için serbest bırakır - hem oyunlar hem de ciddi uygulamalar için kullanışlı bir özellik.

Bir testte, bir kişi dokunsal bir illüzyon sayesinde sanal bir kara tahtaya yazarken gerçek bir tebeşir parçasını tutabilir ve baskı hissedebilir: Aynı anda tebeşirin tahtaya temas ettiğini ve derilerinin gerildiğini hissettiklerinde, kendilerini kandırılmış hissettiler parmak uçlarında basınç.

Daha yaygın olarak, giyilebilir dokunsal cihazlar titreşim yoluyla iletişim kurar. Örneğin Culbertson'ın laboratuvarı, kullanıcıyı dönmesi gereken yönde titreştirerek yönlendiren bir bileklik üzerinde çalışıyor. Ve Stanford sinirbilimci David Eagleman tarafından kurulan NeoSensory, yelek geliştirmek HBO'nun bilim kurgu dizisinin bir bölümünde sergilenen 32 titreşimli motorla Batı dünyası görünüşte karakterlerin yaklaşan düşmanların yönünü belirlemesine yardımcı oldu.

Yeleğin ilk gerçek uygulamalarından biri, ciddi veya tam işitme kaybı olan kişiler için konuşulan dili daha anlaşılır kılmak için sesi dokunsal duyuma dönüştürmek olacaktır. Eagleman ayrıca kör insanlar için görsel dünyanın çeşitli yönlerini titreşimlere dönüştürmek için çalışıyor. Diğer çabalar, pazar ve çevresel veriler gibi daha soyut bilgileri içerir - şeylerin uzamsal olarak nerede olduğunu gösteren bir ızgara yerine, karmaşık bir titreşim modeli bir düzine hisse senedinin fiyatlarını gösterebilir.

silikon haptik diyagramı.jpg

Bu görüntü, giyilebilir dokunsal cihazlar için vücuda uyan yumuşak, esnek, cilt benzeri bir malzemenin tasarımını göstermektedir. Sensör ve aktüatör katmanları, silikon katmanları ile ayrılır. Sensör katmanında, kurşun zirkonat titanat (PZT), bilgisayara geri bildirim için kuvveti elektrik yüküne çevirir. Aktüatör katmanı, kullanıcıya titreşimli geri bildirim için saniyede birçok kez hava ile doldurulabilen küçük cepler içerir.(H.A. Sonar et al / Robotik ve Yapay Zekada Sınırlar 2016)

Titreşimli motorlar hantal olabilir, bu nedenle bazı laboratuvarlar daha konforlu çözümler geliştiriyor. Paik'in EPFL'deki laboratuvarı bir yumuşak pnömatik aktüatör (SPA) cilt — 2 milimetreden daha ince, ince hava cepleriyle noktalı esnek bir silikon levha. Saniyede düzinelerce kez bağımsız olarak şişirilip söndürülebilirler ve bu nedenle dokunsal öğeler için pikseller veya takseller gibi hareket ederek bir duyum ızgarası oluştururlar. Takım elbiselerin sunduğu türden duygular sağlayabilirler. Hazır Oyuncu Bir veya robotların veya protez uzuvların konumlandırılmasıyla ilgili geri bildirim. SPA kaplaması ayrıca, kullanıcı sıkıştırdığında aynı kaplamanın bilgisayar girişi için kullanılmasına izin veren yeni, korozyona dayanıklı metal alaşımdan yapılmış sensörlerle gömülüdür.

Novasentis tarafından yaratılan ve gücü, esnekliği ve elektriksel tepkiyi dengeleyen yeni bir poliviniliden florür plastik formundan yapılan yarım milimetreden daha ince bir haptik film de yolda. Film, esnek bir malzeme tabakasının bir tarafına tabaka halinde yerleştirildiğinde ve bir elektrik yükü uygulandığında, film tabakayı büzülür ve esnetir, cilde karşı basınç uygular. Novasentis artık malzemeyi sanal gerçeklik ve oyun için eldivenlere koyan cihaz üreticilerine sağlıyor.

Şirketin pazarlamadan sorumlu başkan yardımcısı Sri Peruvemba, su ile kum ve kaya arasında ayrım yapabilirsiniz, diyor. VR tasarımcıları, bir oyunun durumu hakkında sansasyon iletilmiş mesajlar gibi daha soyut temsiller de yaratabilirler. Peruvemba, teknolojimizle tam bir dokunsal dil yaratabileceğimizi söylüyor.

Titreşimler başka bir tür haptik illüzyon üretebilir: çekme hissi. Cildin yüzeyine paralel olarak ileri geri titreyen bir cihaz, saniyede birçok kez bir yönde hızlı bir şekilde hareket eder ve diğer yöne yavaşça geri dönerse, cildi ilk yöne çekiyormuş gibi hisseder.

Giyilebilir cihazların çoğu dokunma duyusunu kullanırken, kinestetik duyunun kas-eklem-tendon girişini de kullanabilirler. Mühendisler, felçli insanların yürümesine yardımcı olabilecek, askerlere süper güç kazandırabilecek ve insanların robotları uzaktan kontrol etmelerine izin verebilecek, sensörler ve motorlarla vücuda bağlanan bir tür iskele olan robotik dış iskeletler geliştirdiler. EPFL'deki bir laboratuvar, FlyJacket Kollar yanlara doğru düz olarak giyilen, pistonlarla bele bağlı. Özellikle uçuyor gibi görünmüyor, ancak insanların kollarını hareket ettirerek ve gövdelerini bükerek hava dronlarının uçuşunu kontrol etmelerini sağlıyor. Drone bir esinti hissettiğinde, siz de hissedersiniz.

ilk köpek nereden geldi

Son cihaz kategorisi, bir uygulamaya tıkladığınızda küçük bir yumru veren akıllı telefon ekranları gibi dokunulabilir arayüzlerdir. Culbertson'ın çalışması basit tümseklerin ve vızıltıların ötesine geçiyor. O dokuyu simüle eder veriye dayalı dokunsallık dediği şeyi kullanarak yüzeylerde. Gerçek olanları simüle eden titreşimler oluşturmak için karmaşık algoritmalar veya fizik modelleri yazmak yerine, farklı kumaşlar veya diğer malzemeler üzerinde farklı hız ve basınçlarda bir şey sürüklendiğinde ne olduğunu kaydeder. Ardından, üzerinde bir kalem sürüklendiğinde titreşimleri yeniden çalan bir yüzeyi vardır. Uygulamalar çevrimiçi alışveriş ve sanal müzeleri içerebilir.

P-tablet-dokuları.jpg

Dokunabilir bir dokunsal cihaz, kullanıcının kalem aracılığıyla hangi titreşim modellerinin iletildiğine bağlı olarak farklı dokuları hissetmesini sağlar. Titreşimler, kalemin hareket hızına veya kullanıcının ne kadar baskı uyguladığına bağlı olarak değişir. Amaç, yüzeylerin pürüzlülüğünü, sertliğini ve kayganlığını gerçekçi bir şekilde simüle etmektir.(Heather Culbertson'ın izniyle)

Dokunulabilir yüzeyler ayrıca illüzyon türlerine de izin verir. Örneğin, Culbertson, bir düğmenin resmine dokunulduğunda bir düğmenin tıklanma sesini çalmanın, düğmenin gerçekten tıklanıyormuş gibi hissettirdiğini söylüyor. Ya da parmağınızın altında ekranı deforme gibi göstermek ekranı daha yumuşak hissettirebilir. İnsanlar görme, ses, dokunma, tat ve kokuyu birbirine bağlayarak algı oluştururlar ve Culbertson'ın dediği gibi, duyularınız arasında bir uyumsuzluk varsa beyninizi kandırmak gerçekten çok kolaydır.

VR için gerçekçi haptikler sonsuza kadar hantal ve pahalı olabilir. Veya teknoloji sonunda yapabilir Hazır Oyuncu Bir tuhaf görün. Her iki durumda da, video oyun denetleyicilerinin her yerde gümbürtüsü ve sonsuz titreşen telefonlar ve saatler gibi bebek adımlarında görebildiğimiz gibi, dokunsal cihazlar dijital yaşamlarımıza yeni bir boyut ekleyerek burada kalmaya devam ediyor.

bilinebilir Bilinebilir Dergi Yıllık İncelemelerden bağımsız bir gazetecilik çalışmasıdır.




^