《電子技術(shù)應(yīng)用》
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5G 技術(shù)普及,觸覺互聯(lián)網(wǎng)也要變成現(xiàn)實(shí)了?

2019-06-19

  人們的視聽需求藉由互聯(lián)網(wǎng)得到滿足,。如果互聯(lián)網(wǎng)能夠滿足人們的另一種需求——觸覺,那將是什么樣的體驗(yàn),?隨著 5G 技術(shù)的誕生與普及,,科學(xué)家們正開始構(gòu)建觸覺互聯(lián)網(wǎng)。觸覺互聯(lián)網(wǎng)的概念由德國德累斯頓技術(shù)大學(xué)教授 Gerhard Fettweis 提出,。2012 年,, Gerhard 教授和他的團(tuán)隊(duì)在就開始思考如何實(shí)施遠(yuǎn)程觸控機(jī)器人。他們說,,我們不應(yīng)該僅僅看到和聽到發(fā)生在遠(yuǎn)方的事情,,還應(yīng)該能觸碰和感受到它們。利用比特和字節(jié)構(gòu)建的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)精確傳遞等同于人類觸覺的感受,。而自從 Mischa Dohler 在巴塞羅那召開的世界移動(dòng)通信大會(huì)上作了演講,,觸覺互聯(lián)網(wǎng)迅速成為了那次會(huì)議的熱詞。

  但要讓觸覺互聯(lián)網(wǎng)變成現(xiàn)實(shí),,數(shù)據(jù)傳輸速率無論如何也要變得更快才有望實(shí)現(xiàn),,而 5G 為觸覺互聯(lián)網(wǎng)的誕生帶來基礎(chǔ)。觸覺互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)極具挑戰(zhàn)性,,但研究人員和公司已經(jīng)對(duì)其產(chǎn)生了濃厚的興趣,。

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  圖源:Gaudilab/Shutterstock

  有了 5G ,我們就可以超越音頻和視頻,,通過觸摸進(jìn)行交流,。

  5G 是下一代移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)。它提供的速度比當(dāng)前 4G 網(wǎng)絡(luò)要快 10 倍,,甚至 20 倍,,具有更快的數(shù)據(jù)上傳和下載速度、更大的帶寬和更穩(wěn)定的連接,。這將使我們能夠更快地使用移動(dòng)設(shè)備完成當(dāng)前所做的一切,,包括流媒體直播 4K 視頻和瞬間下載電影。

  然而,, 5G 的速度和帶寬也為其他連接設(shè)備帶來了大量新機(jī)遇,,包括以前所未有的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。其中最令人興奮的是觸覺,,或者說是 觸感通信(haptic communication) ——通過遠(yuǎn)程傳遞身體感覺的觸覺,。

  什么是觸覺互聯(lián)網(wǎng)?

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)將使觸覺能夠遠(yuǎn)距離傳輸,,不管有沒有視覺反饋——這在以前是不可能的,,因?yàn)樗璧臄?shù)據(jù)量極其龐大,,而且還需要超低延遲的連接來進(jìn)行實(shí)時(shí)交互。

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)有潛力使增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)和虛擬現(xiàn)實(shí)更具沉浸感,,幫助遠(yuǎn)程操作的機(jī)器變得更加精確,,在醫(yī)療保健領(lǐng)域開辟了新的途徑,并在教育領(lǐng)域提供了新的機(jī)會(huì)——而這僅僅是開始,。

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  圖源:vectorfusionart/Shutterstock

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)是如何工作的,?

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)面臨的最大挑戰(zhàn)之一,是在沒有物理表面的情況下,,給皮膚創(chuàng)造壓力感,。有幾種方法可以實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),其中最有前途的方法是緊密聚焦聲波(tightly focused sound waves),。

  英國 UltraHaptics 公司開發(fā)了一種利用超聲波在空中產(chǎn)生觸覺反饋的系統(tǒng),。它的硬件配有超聲波換能器(微型高頻揚(yáng)聲器),這些換能器可單獨(dú)控制,,在皮膚上創(chuàng)造不同的感覺,。如果你想象不出來是什么樣子,那請(qǐng)你想象一下在一場音樂會(huì)上,,通過身體感受低音是什么感覺,。

  這些傳感器與一個(gè)深度相機(jī)配對(duì),允許系統(tǒng)軟件檢測你手部位置并做出相應(yīng)的反應(yīng),。屏幕或虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔可以提供伴隨的視覺和音頻,,使虛擬物體具有觸覺。

  Microsoft 正在開發(fā)另一種觸覺反饋形式,,它使用空氣漩渦環(huán)(air vortex rings,,也就是空氣炮)。與 UltraHaptics 的技術(shù)一樣,,硬件類似于揚(yáng)聲器的振膜,。但在這種情況下,空氣被推入一個(gè)小孔,,變成一個(gè)集中的環(huán),,可以使 4 英寸的分辨率移動(dòng) 8.2 英尺遠(yuǎn),雖然遠(yuǎn)不如超聲波系統(tǒng)那么精確,,但勝在距離更遠(yuǎn),。

  增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)在設(shè)計(jì)和工程領(lǐng)域有了發(fā)展的跡象,觸覺互聯(lián)網(wǎng)將使工人能夠更直接地與他們創(chuàng)作互動(dòng),,虛擬對(duì)象會(huì)讓人感覺更穩(wěn)定,。再加上 5G 的超低延遲,對(duì)用戶來說,,那些曾經(jīng)感覺不到連接的控制將變得觸手可及,。

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  圖源:PaO_STUDIO/Shutterstock

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)要怎么用?

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)的首批用途之一無疑是游戲方面,,讓玩家感受到他們與之互動(dòng)的虛擬環(huán)境,,但它也有著更廣泛的潛力。

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)最重要的應(yīng)用之一是醫(yī)學(xué),。一旦 5G 得到普及,,偏遠(yuǎn)地區(qū)的人們就可以獲得過去需要數(shù)小時(shí)旅程才能獲得的醫(yī)療服務(wù),包括遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)咨詢,。但由于有了觸覺互聯(lián)網(wǎng),,通過遠(yuǎn)程操作機(jī)器人進(jìn)行治療也將成為可能。

  得益于 5G 技術(shù),,不僅可以遠(yuǎn)程控制機(jī)器人,,醫(yī)生還能接收到觸覺反饋,幫助他們進(jìn)行更精確的工作,。

  例如,,觸覺互聯(lián)網(wǎng)可以使外科醫(yī)生感受到遠(yuǎn)程遙控手術(shù)刀施加的壓力,或者讓骨科醫(yī)生操縱關(guān)節(jié)幫助病人從損傷中恢復(fù),。

  由 5G 技術(shù)驅(qū)動(dòng)的觸覺互聯(lián)網(wǎng)也有望改善殘疾人的生活,。到目前為止,盲文智能手機(jī)的發(fā)展鮮有超越概念圖紙的時(shí)候,。因?yàn)閯?chuàng)建一個(gè)可以動(dòng)態(tài)地改變形狀,、重現(xiàn)必要的凸起點(diǎn)圖案的表面非常困難。有了觸覺互聯(lián)網(wǎng)的觸覺技術(shù),,盲文通信將會(huì)變得容易得多,,因?yàn)榘l(fā)射器產(chǎn)生的“凸起”可以讓盲人感覺到,并能夠在幾秒鐘內(nèi)改變,。

  結(jié)合增強(qiáng)現(xiàn)實(shí),,觸覺互聯(lián)網(wǎng)也將在工業(yè)中得到應(yīng)用。對(duì)于設(shè)計(jì)師和工程師來說,,這將使他們?cè)谔摂M空間中能夠更精確地操作 3D 模型,。像 Volvo 這樣的公司已經(jīng)在試驗(yàn)應(yīng)用 Microsoft Holoens 和 Google Glass,以幫助在生產(chǎn)線上進(jìn)行復(fù)雜的裝配,,并增加了觸覺的反饋,,可以使工作更容易、更安全,。如果部件放錯(cuò)了位置,,就會(huì)提供觸覺警告,并使其與工人視野中的指令交互更加簡單容易,。

  對(duì)汽車制造商而言,,觸覺互聯(lián)網(wǎng)也將使司機(jī)更容易將注意力集中在前方的道路上,。全自動(dòng)汽車還需要很多年以后才能普及,而且,,帶有大觸摸屏的的信息娛樂系統(tǒng)的普及意味著現(xiàn)代汽車充滿了潛在的干擾,。有了觸覺互聯(lián)網(wǎng),司機(jī)只需觸摸就可以與車內(nèi)系統(tǒng)進(jìn)行交互,,而無需低頭查看顯示器和控制器,。

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)帶來了幾乎無數(shù)種的可能性。試想如果一個(gè)任務(wù)目前涉及通過音頻或視頻進(jìn)行通信,,那么觸覺互聯(lián)網(wǎng)可以增加另一層交互,。

  觸覺互聯(lián)網(wǎng)什么時(shí)候能夠?qū)崿F(xiàn)?

  Microsoft 的漩渦環(huán)系統(tǒng)仍處于試驗(yàn)階段,,但 UltraHaptics 的超聲波技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化,,可作為開發(fā)套件供任何對(duì)觸覺互聯(lián)網(wǎng)感興趣的人們使用。目前,,大多數(shù)應(yīng)用程序都涉及到公共空間中的游戲,。但隨著 5G 的推出,我們希望能夠看到它有更多新奇的用途,。

  5G 將以更高的質(zhì)量,、更流暢、更逼真的視聽效果來改變虛擬現(xiàn)實(shí),,多虧了觸覺互聯(lián)網(wǎng),,你不僅能夠看到、聽到虛擬世界,,還能感受到它,。


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