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亦真亦幻 AI讓虛擬世界“觸手可感”

小知識(shí)科普應(yīng)用觸覺虛擬觸覺皮膚


亦真亦幻 AI讓虛擬世界“觸手可感”



五感幫助人們認(rèn)知世界 ， 人工智能也致力于模仿這些本領(lǐng) 。 隨著人工智能技術(shù)的進(jìn)步 ， 模擬視覺和聽覺的技術(shù)發(fā)展迅速 ， 但嗅覺、味覺、觸覺方面則出現(xiàn)“瘸腿走路”的狀況 。 近日 ， 日本一項(xiàng)“虛擬觸覺”技術(shù)讓AI觸覺方面迎來好消息 。 這項(xiàng)技術(shù)可解決虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)“看得見摸不著”的問題 ， 有望在今年底明年初首次推出應(yīng)用這種技術(shù)的游戲產(chǎn)品 。
那么 ， AI能怎樣提升觸覺感知？如今研究人員在進(jìn)行哪些嘗試？未來將會(huì)應(yīng)用到哪些方面 ， 惠及人們的生活？
可提升人的感知能力
發(fā)明“虛擬觸覺”技術(shù)的日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所研究人員中村則雄認(rèn)為 ， “虛擬觸覺”的本質(zhì)在于“欺騙”大腦 。 研發(fā)人員研發(fā)出的手握式設(shè)備 ， 主要通過設(shè)備發(fā)出特殊的震動(dòng)波來刺激皮膚 ， 傳遞信號(hào)“欺騙”大腦 ， 從而讓人獲得各種觸感體驗(yàn) 。
“日本的這項(xiàng)技術(shù)比較前沿 ， 還處于實(shí)驗(yàn)室狀態(tài) 。 現(xiàn)在的主要方式是通過AI與傳感器結(jié)合 ， 感知壓力、溫度 ， 還有震動(dòng) ， 來實(shí)現(xiàn)‘摸到’ ， 當(dāng)然還不能完全把現(xiàn)實(shí)中的感受一一模仿出來 。 ”遠(yuǎn)望智庫人工智能事業(yè)部部長(zhǎng)、圖靈機(jī)器人首席戰(zhàn)略官譚茗洲在接受科技日?qǐng)?bào)采訪人員采訪時(shí)指出 。
人類的雙手堪稱大自然的神奇杰作 ， 靈巧、反應(yīng)快、能穩(wěn)定拿取東西 。 而“讓機(jī)器實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的抓握并保持穩(wěn)定等功能 ， 可相當(dāng)不容易 。 更不用說試圖讓機(jī)器人進(jìn)行目標(biāo)導(dǎo)向的任務(wù)了 。 ”譚茗洲指出 。
不久前 ， 卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人專家馬修·T·梅森發(fā)布的《邁向機(jī)器操控》報(bào)告稱 ， “AI研發(fā)人員開發(fā)出打敗人類棋王的下棋系統(tǒng) ， 但還是需要人類來移動(dòng)棋子 。 顯然 ， 機(jī)器人可以移動(dòng)棋子 ， 但遠(yuǎn)不及人類 。 ”
梅森進(jìn)一步指出 ， 機(jī)器手難以操控 ， 主要體現(xiàn)在構(gòu)造方面 ， 要做到如雙手般靈巧 ， 設(shè)備必須施加足夠的力量來抓握和移動(dòng)具有重量的物體 ， 有足夠的運(yùn)動(dòng)自由度 ， 能精確快速移動(dòng) ， 且表面應(yīng)采用柔軟材質(zhì) ， 易于更換 ， 并且造價(jià)低廉 。 更重要的是設(shè)備要具有知覺 ， 有感知才能了解環(huán)境場(chǎng)景 ， 同時(shí)還需要提供高分辨率信息 ， 包括接觸位置和力量交換 ， 而光靠計(jì)算機(jī)視覺并不足以了解環(huán)境場(chǎng)景 ， 未來這種缺點(diǎn)將在一定程度上通過觸覺傳感得到解決 ， 但目前設(shè)備和解決方案尚未完全到位 。 此外建模和控制也是關(guān)鍵 ， 研究人員需要有操控過程的模型 ， 以便能進(jìn)行分析、模擬、計(jì)劃和控制 ， 許多潛在的情況很有挑戰(zhàn)性 ， 像單邊接觸、摩擦接觸、沖擊和變形等 。
【亦真亦幻 AI讓虛擬世界“觸手可感”】“雖然目前還不能讓AI全方位模擬人手的感覺 ， 但如果把局部研究透 ， 也相當(dāng)于增強(qiáng)人的感知能力 。 或許還能夠補(bǔ)充人類所不具有的能力 ， 比如對(duì)紅外波的感觸 。 另外 ， 可通過AI研發(fā)高靈敏度的假手 ， 用于義肢 ， 做更精確的傳感 ， 助力殘障人士的生活 。 ”譚茗洲表示 。
電子皮膚或成突破口
相比聽覺和視覺 ， 觸覺技術(shù)一直是機(jī)器人技術(shù)難以突破的短板 。 由于觸覺最直接的是通過皮膚感知 ， 所以電子皮膚成為觸覺研究者青睞的課題之一 。
最近 ， 約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員開發(fā)出一種新的電子皮膚 ， 可以通過感知刺激將信號(hào)傳遞給周圍神經(jīng)來重建觸覺 。 研究人員把電子皮膚套在受試者指尖 ， 測(cè)試結(jié)果表明 ， 受試者能夠?qū)怃J物體和圓滑物體表現(xiàn)出疼痛和非疼痛的反應(yīng) ， 說明至少在部分功能上 ， 這種電子皮膚稱得上成功 。 只不過其對(duì)溫度的感應(yīng)還不太靈敏 ， 尚須改進(jìn) 。

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