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    力觸覺(Haptics):創造可感知的教學場景
    發表時間:2015-02-03 來源:百度百家 8587閱讀

    摘要 : 在未來,隨著可穿戴和智能手機的發展,力觸覺設備小型化和與智能手機、可穿戴設備集成,將為時不遠。彼時,或許我們真的可以借助力觸覺安慰遠在它鄉哭泣的戀人,思念的撫摸,可愛的兒女。


    試想一個場景:你和你的熱戀異地女友,可以跨越空間的距離,在力觸覺(Haptics)技術的幫助下,能夠手拉手感受彼此的愛意,你會怎么想?


    試想另一個場景:遠在北京的心臟手術專家,可以為云南一個邊陲縣城的心臟病人,在力觸覺(Haptics)技術的幫助下,精準的操控手術刀,為病人執行心臟病手術,你會怎么看?


    這并非天方夜譚,力觸覺技術(Haptics)的進步和發展,已經讓這樣的場景走進了現實。


    百度百家The Big Talk 硅谷之行斯坦福大學站,機械工程學院的Allison Okamura教授為我們介紹了力觸覺技術的最新進展和應用情況。


    在回答 Okamura教授的第一個問題:看、聽、嗅、觸四種感知能力哪種對于人類最為重要的時候,大部分同學人都選了看。


    其實在Okamura教授看來,這并不是正確:觸覺才是人類第一重要的感覺。


    力觸覺(Haptics)將推動遠程醫療進入具有現場沉浸感的狀態

    力觸覺技術可以傳遞壓力,溫度、紋理、速度、加速度、震動等各種信息,就像人在現場真正的觸摸一樣,反饋給操作者真實的感受。


    很多學者據此認為,力觸覺技術將在人工智能的進化中起著不可磨滅的作用。


    按照Okamura教授的說法,即使是健康人,也需要力觸覺技術,比如力觸覺技術可以幫助人類遠離危險和復雜的工作環境或者危險場所,甚至與戰爭有關的場景排雷、拆彈等。


    但是對于普通百姓而言,最有價值的應用當屬于醫療和教育兩個領域。這一點其實從Okamura教授的研究團隊主要資助捐助者也可以窺見一斑:美國國家科學基金會和美國國家衛生研究院。


    在醫療應用上,Okamura教授認為,遠程手術機器人最大的挑戰就是醫生對遠程的操作不能獲得現場手術般的感受,從而不能精準的控制機器人,將會給病人帶來痛苦和災難。


    在現場的對比的外傷縫合外科視頻中,我們看到應用了力觸覺反饋技術的遠程外科機器人沒有把線弄斷,這是因為操作者能夠感受到拉扯線的張力大小。


    眾所周知,醫療資源的不均衡是我們人類社會面臨的重要挑戰之一,遠程醫療技術大部分的應還停留在通過視頻望聞問切,遠程會診的階段。


    力觸覺技術的出現和醫療機器人技術的結合,我相信將改變醫療資源的配置模式,而這種配置模式,是不以犧牲治療效果和病人安全為代價的。


    力觸覺(Haptics)將改變在線教育為學生創造可感知的教學

    教育是Okamura認為力觸覺技術將發揮重大價值的另一外一個領域。在教育行業的Haptics儀器已經開始應用在數學、物理學教學中,幫助學生們更好的理解理論概念。


    尤其是在K12領域,Okamura教授的團隊開發了一個名為"Rumble pack”的游戲,這是一個手提式的虛擬現實環境下的視頻游戲,幫助學生們理解物理概念。


    在美國,為小學學生和老師開發的力觸覺設備已經開始使用。


    有一種稱為Haptic Paddle低成本的力反饋設備就已經在很多全球的大學用來教學力觸覺。


    阿姆斯特朗大西洋州立大學的Felix G. Hamza-Lup曾經在2008年就發表過《Feel the Pressure: E-learning Systems with Haptic Feedback》文章,在那篇文章中他介紹了一個模擬力觸覺的電子學習系統。


    在這方面的討論美國非常熱烈,很多是用來討論物理學教學的應用。


    比如俄亥俄大學的就開發了一個Interactive Virtual Haptics-augmented Training System for Undergraduate Engineering。


    與美國相比,我們中國在K12上的在線教育大多還停留在信息和內容的整理與聚合上,類似力觸覺這樣能夠推動改變教學模式的前瞻性技術研究和應用,尤其是產品還少之又少。


    筆者認為,在在線教育領域,中國也將繼美國之后,力觸覺技術和相關的產品將會,也應該獲得大量的應用。


    這對于提高中國兒童的動手能力,發揮想象力,將會有巨大的價值。


    未來:可穿戴與智能手機集成,將延伸個人的觸覺

    2009 年,蘋果曾經申請了一項名為“本地化觸覺反饋裝置”的專利,這項專利是為屏幕增加觸摸反饋功能,以更真實地模擬出物體的質感。


    顯然,肢體接觸是人類融洽關系,增進親密,傳遞感情的重要渠道和方式,我們很難想象失去觸覺世界會變得怎么樣。


    好消息是,除了蘋果之外,還有更多的公司和大學在致力于力觸覺技術和設備的研發,比如開源的OpenHaptics是一個開源的力觸覺開發組件,可以幫助開發者開發基于力觸覺的驅動設備。比如Geomagic 、HAPTION、Novint Grip等提供各種力反饋設備。


    在未來,隨著可穿戴和智能手機的發展,力觸覺設備小型化和與智能手機、可穿戴設備集成,將為時不遠。彼時,或許我們真的可以借助力觸覺安慰遠在它鄉哭泣的戀人,思念的撫摸,可愛的兒女。


    更為重要的是,他會改變我們的疾病治療、教育學習和社會交往。


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