Data ostatniej aktualizacji: 25.08.2022
Zmysł dotyku to poza wzrokiem, smakiem, węchem i słuchem, jeden z pięciu podstawowych zmysłów człowieka. Poza nimi wyodrębnić można również zmysł równowagi i temperatury, percepcję czasu, propriocepcję (zmysł ułożenia części ciała względem siebie) oraz nocycepcję (zmysł odpowiadający za odczuwanie bólu skóry, stawów i mięśni). Nie o nich jednak będzie tutaj mowa. Badacze haptycy pracują nad dodaniem zmysłu dotyku do wirtualnego świata, zakupów online, jak również zaawansowanych sztucznych kończyn. Biorąc pod uwagę fakt, że coraz większa część codziennych czynności przenosi się do internetu, może to być milowy krok w rozwoju technologii VR, który z pewnością ułatwi funkcjonowanie w przyszłości.
Spis treści:
- Zmysł dotyku, a technologia i wirtualna rzeczywistość
- Badania naukowe – zmysł dotyku w zakupach online
- Zmysł dotyku w protezach
- Podsumowanie
Ten artykuł przeczytasz w 4 minuty.
Zmysł dotyku, a technologia i wirtualna rzeczywistość
Naturalny zmysł dotyku jest niezwykle złożony. Odpowiada za niego aktywność tysięcy włókien nerwowych i milionów neuronów w mózgu. Receptory nerwowe wysyłają informacje do mózgu o kształcie, teksturze i temperaturze dotykanego przez nas obiektu, bądź ciała, a ten kolejno przetwarza te informacje i stwierdza, czy dany obiekt jest mokry czy suchy, gładki czy szorstki, a nawet ruchomy czy nieruchomy.
Całkiem niedawne rozwinięcie się technologii wirtualnej rzeczywistości, pozwala użytkownikom między innymi na spacer po stacji kosmicznej. Takie doświadczenie okazuje się być niezwykłym przeżyciem. Badacze z Uniwersytetu Johna Hopkina, pod wodzą Jeremy’ego D. Browna, inżyniera mechanika, pragnie otworzyć dużo większe możliwości użytkownikom technologii VR, dodając już do zmysłu wzroku, także zmysł dotyku. Może wydawać się to nierealne, aczkolwiek na pewno nie jest niemożliwe do zrealizowania. Badacze, chcąc sprawić, aby dotyk był częścią takich doświadczeń, będą musieli odtworzyć sygnały wywołujące wrażenia dotykowe.
Ciało człowieka pokryte jest zakończeniami nerwowymi, a miejsce, w którym jest ich najwięcej i najbardziej reaguje to opuszki palców. Wchodząc w reakcję z innym przedmiotem, za każdym razem skóra deformuje się lub trochę zgniata. Szturchanie, wibracje, prześlizgiwanie się, to tylko niektóre z możliwych reakcji skóry, a reagują na nie cztery główne kategorie receptorów dotyku. Są to ciałka Meissnera, komórki Merkla, zakończenia Ruffiniego oraz ciałka Paciniego. Każde z nich może inaczej reagować na pewne rodzaje bodźców.
Ostatnie badania skupiły się jednak na ciałkach Paciniego, które reagują na wszelkie wibracje. Aby wywołać wibracje, każdy bodziec musi być jednak wystarczająco silny. Badania wykazały, że długość fal o wystarczającej długości do wywołania reakcji przez ciałka Paciniego, będzie taka sama u większości ssaków. W związku z tym, ludzie jak i zwierzęta odczuwają dotyk na podobnym, bądź niewiele różniącym się od siebie poziomie.
Wybrane dla Ciebie: Nasze kursy online
Badania naukowe – zmysł dotyku w zakupach online
Cynthia Hipwell z Texas A&M University w College Station, wraz ze swoją grupą badaczy, przeprowadza złożone badania nad wprowadzeniem zmysłu dotyku do zakupów online. Stały się one dużo bardziej popularne, wraz z wybuchem pandemii COVID-19. Jednak jednym z największych ich minusów jest fakt, że nie ma możliwości, potocznie mówiąc, „pomacania” produktu, przed jego zakupem. Hipwell twierdzi, że kody komputerowe stron internetowych, sprawiłyby, że pewne obszary mogą przypominać różne tekstury, co ułatwi zakupy. Dotykanie ekranu pozwoli dowiedzieć się, czy materiał jest szorstki, gładki lub po prostu odpowiadający własnym oczekiwaniom. Zadanie może wydawać się trudne, ponieważ podczas dotyku ekranu panują różne warunki. W jednym z pokoi może panować temperatura pokojowa, w drugim – duża wilgotność, zaś przeglądając strony internetowe na zewnątrz, wysoka temperatura może powodować zupełnie inne odczucie dotykanej przez palce tekstury ekranu. Zmianę atrakcyjności między palcem a ekranem dotykowym może także spowodować przesunięcie ładunku elektrycznego.
Grupa Hipwell opracowała w marcu 2020 roku model komputerowy, który uwzględnia wilgoć i deformację skóry dociskanej do ekranu. Mają oni nadzieję, że model ten pozwoli projektantom produktów stworzyć ekrany dotykowe, które zrewolucjonizują raz na zawsze zakupy online.
Zmysł dotyku w protezach
Naukowcy chcą także ulepszyć protezy. Brown, wraz z zespołem, ma nadzieje pomóc ludziom w kontrolowaniu siły ich sztucznych kończyn. Osoby sprawne dostosowują siłę w zależności od zapotrzebowania. W przypadku używania protez nie jest to możliwe. Brown i jego grupa opracowała dwa rodzaje protez kończyn. Protezy rąk na kończynach, które są swego rodzaju kontrolowane przez ciało, otwierają się lub zamykają, gdy poruszają się inne grupy mięśni. Protezy kontrolowane przez kikuta, nie dają żadnych informacji zwrotnych do mózgu na temat dotyku. Umożliwiają jednak większy zakres ruchu. Protezy te uległy testom przy zastosowaniu egzoszkieletu oraz urządzeniu przypiętego blisko nadgarstka. Obie te metody działały lepiej, niż brak informacji zwrotnej.
Inna grupa badaczy z Uniwersytetu w Chicago, przy współpracy ze Szwedami opracowała czujniki dotykowe, które mogą zostać wbudowane w dłonie bioniczne. Sygnały trafiają do elektrody wokół nerwu łokciowego z czujnika zlokalizowanego na kciuki. Badaniom uległy trzy osoby, które straciły rękę. Potwierdziły one, że poczuły dotyk, gdy szturchnął kciuk, ale pochodził on z innego miejsca na dłoni. Lekarze mogą jednak wybrać, który nerw ma być stymulowany, ale nie wiedzą niestety, na którą wiązkę włókien nerwowych on wpłynie.
Przeczytaj także: Sztuczna inteligencja w medycynie
Podsumowanie
Jak widać, dotyk w technologii VR, w zakupach internetowych, oraz jego obecność w dłoniach bionicznych, to nie lada wyzwanie dla naukowców. Prawdopodobnie, postęp w rozwoju dotyku w wyżej wymienionych dziedzinach nie będzie działał idealnie. Wirtualne uściski czy symulowane wrażenia dotykowe nigdy nie będą takie same, jak te prawdziwe. Pozwoli on jednak poznać przyszłość i sprawić, że zawsze będziemy blisko tych, na których nam zależy.
Źródła:
- Xinyi LI „Electrowetting: A Consideration in Electroadhesion”
- C. Greenspon „Effect of scanning speed on texture-elicited vibrations”
- https://www.sciencenews.org/
