新型触觉设备以近80%的准确度传递人类触摸的情感
随着新冠病毒奥密克戎变种的传播，并非所有人都能或愿意在冬季假期出行。但如果虚拟触摸能让您确信自己并不孤单呢？
在南加州大学（USC）维特比工程学院，计算机科学家兼机器人专家希瑟·卡尔伯森正在研究模拟触摸的各种方法。作为这项新研究的资深作者，卡尔伯森与斯坦福大学的科学家合作，希望探究两位伙伴（无论是朋友关系还是恋爱关系）能否远程交流，表达关怀与情感。
人们通过面对面的身体接触，大约有57%的情况下能够准确感知伴侣的真实意图。与模拟人类触摸的设备互动时，受试者能够在45%的情况下辨别触摸所传达的意图。因此，本研究中的设备大致能以约79%的准确度还原人们所感知的人类触摸。
“我们的触觉非常独特。事实上，人类拥有一种“触摸语言”，”卡尔伯森说道，她是南加州大学WiSE Gabilan副教授，也是航空航天与机械工程系及计算机科学系副教授。她表示，因此，创造一种人们可以传递给亲人的虚拟触摸并非易事——不仅每个人的舒适度和敏感度各不相同，而且不同的人表达好感、爱或悲伤等不同情感的方式也可能各具特色。
研究人员面临的任务是设计一种足够灵活的算法，使其能够涵盖触摸的多个方面。他们的研究已以预印本形式发表于IEEE Transactions on Haptics，研究分两个阶段完成。
首先，研究人员通过记录参与者在向伙伴传递各种情感时的触摸位置和力度，建立了一个关于社交接触互动的新数据集。建立数据集后，研究人员将这些手势归类为表达关注、感激、快乐、安慰、悲伤或爱，从而构建了一个预先录制信号的资料库。
随后，这些信号被转换为触觉像素（taxels），通过一条包含八个触点线圈执行器的可穿戴触觉绷带，将情感传递给第二组参与者。
共记录了661次触摸动作。约45%的情况下，佩戴绷带的人能够理解通过远程触摸传递的预期情感（相比之下，面对面触摸的准确率为57%）。研究证明，通过面对面交流所传达的社会意义和情感表达，同样可以远程传递。
“在社交互动中，人们利用听觉、视觉和触觉信号来传递想法、情感和意图。由于重量、能耗及其他硬件限制，很难制造出完全再现人类触摸复杂性的设备。在这里，我们探究对人类触摸进行稀疏表示是否足以传递社交触摸信号，”研究中写道。
研究人员的下一步是调整算法，以创造更加细腻的虚拟触摸感受，从而提高准确度。
“尽管新冠疫情造成的物理隔离正在减弱，但随着我们的社区日益全球化，家人和朋友仍因各种原因分散在全国乃至世界各地。这类工具将使人们无论相隔多远，都能伸出手去触碰亲人，减少孤独感，拉近彼此的距离”
“利用这款低分辨率、低力度的可穿戴设备，我们发现用户能够辨别预期的社交含义，并将其表现与基于真人触摸的结果进行比较。随着在线交流日益普遍，这类触觉信号系统有望改善远程沟通，并促进两人之间细致入微的远程互动，”研究人员表示。
触觉机器人与虚拟交互实验室（HaRVI）研究人们如何通过触摸与世界、机器人及技术互动。该研究的目标是打造自然且直观的交互方式，逼真地模拟与物理世界互动时产生的触感。
研究人员正在开发新型触觉硬件和渲染算法，以提升技术的易用性、人与人之间的社交联系、完成特定任务的能力以及沉浸式虚拟现实体验。该研究注重在整个设计过程中融入对人类感知的考量。
