傳感器的另一種可能性。

一種新的智能皮膚可能預(yù)示著有一天人們可以在隱形鍵盤(pán)上打字，僅通過(guò)觸摸來(lái)識(shí)別物體，或者允許用戶(hù)在沉浸式環(huán)境中通過(guò)手勢(shì)與應(yīng)用程序進(jìn)行交流。

噴涂感官系統(tǒng)，由印刷的、生物兼容的納米網(wǎng)組成，直接與無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙模塊連接，并通過(guò)元學(xué)習(xí)進(jìn)一步訓(xùn)練。

一篇論文中，研究人員描述了一種新型可拉伸生物相容性材料，它可以噴在手背上，就像防曬噴霧一樣。網(wǎng)格中集成了一個(gè)微型電子網(wǎng)絡(luò)，可以感知皮膚的拉伸和彎曲，并且使用人工智能，研究人員可以根據(jù)手部動(dòng)作和手勢(shì)解釋無(wú)數(shù)的日常任務(wù)。研究人員表示，它可能在游戲、體育、遠(yuǎn)程醫(yī)療和機(jī)器人技術(shù)等廣泛領(lǐng)域產(chǎn)生應(yīng)用和影響。

到目前為止，研究者已經(jīng)積極探索了幾種有前途的方法，例如使用腕帶或可穿戴手套測(cè)量肌肉電活動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)各種手部任務(wù)和手勢(shì)。然而，這些設(shè)備體積龐大，因?yàn)樾枰鄠€(gè)感官組件來(lái)精確定位每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。此外，需要為每個(gè)用戶(hù)和任務(wù)收集大量數(shù)據(jù)以訓(xùn)練算法。這些挑戰(zhàn)使得將此類(lèi)設(shè)備用作日常電子產(chǎn)品變得困難。

這項(xiàng)工作是第一個(gè)實(shí)用的方法，它在形式上足夠精簡(jiǎn)，在功能上具有足夠的適應(yīng)性，基本上適用于任何用戶(hù)。即使數(shù)據(jù)有限。目前的技術(shù)需要多個(gè)傳感器組件來(lái)讀取手指的每個(gè)關(guān)節(jié)，這使得它們體積龐大。新設(shè)備還采用更精簡(jiǎn)的軟件方法，以加快學(xué)習(xí)速度。這種精度可能是虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中的關(guān)鍵，可以傳達(dá)精細(xì)的動(dòng)作以獲得更逼真的體驗(yàn)。

促成創(chuàng)新是一種嵌入聚氨酯中的可噴涂電敏網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)——與制造滑板輪和保護(hù)硬木地板免受損壞的耐用且可拉伸的材料相同。該網(wǎng)格由數(shù)百萬(wàn)條鍍金的銀納米線(xiàn)組成，這些納米線(xiàn)相互接觸以形成動(dòng)態(tài)電通路。這種網(wǎng)狀物具有電活性、生物相容性、透氣性，除非用肥皂和水擦拭，否則不會(huì)脫落。它與佩戴它的每個(gè)人手指的皺紋和褶皺緊密貼合。然后一個(gè)輕量級(jí)的藍(lán)牙模塊可以簡(jiǎn)單地連接到可以無(wú)線(xiàn)傳輸信號(hào)變化的網(wǎng)格上。

“當(dāng)手指彎曲和扭曲時(shí)，網(wǎng)格中的納米線(xiàn)會(huì)被擠壓在一起并拉開(kāi)，從而改變網(wǎng)格的導(dǎo)電性。可以測(cè)量和分析這些變化，以準(zhǔn)確地告訴我們手、手指或關(guān)節(jié)是如何移動(dòng)的”，研究人員表示。

研究人員選擇了一種直接在皮膚上噴涂的方法，這樣就可以在沒(méi)有基材的情況下支撐網(wǎng)狀物。這一關(guān)鍵的工程決策消除了不需要的運(yùn)動(dòng)偽影，并允許他們使用單條導(dǎo)電網(wǎng)格來(lái)生成手指的多關(guān)節(jié)信息。

通過(guò)雙手打印納米網(wǎng)和相互作用物體的實(shí)時(shí)識(shí)別雙手的打字

該設(shè)備的噴涂特性使其能夠適應(yīng)任何大小或形狀的手，但也開(kāi)啟了該設(shè)備可以適應(yīng)面部以捕捉微妙情緒線(xiàn)索的可能性。這可能會(huì)啟用新的計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)方法，或?qū)е鲁霈F(xiàn)具有更逼真的面部表情和手勢(shì)的新化身虛擬會(huì)議。

然后機(jī)器學(xué)習(xí)接管。計(jì)算機(jī)監(jiān)控電導(dǎo)率的變化模式，并將這些變化映射到特定的物理任務(wù)和手勢(shì)。例如，在鍵盤(pán)上鍵入一個(gè) X，算法就會(huì)學(xué)會(huì)根據(jù)電導(dǎo)率的變化模式來(lái)識(shí)別該任務(wù)。一旦對(duì)算法進(jìn)行了適當(dāng)?shù)挠?xùn)練，就不再需要物理鍵盤(pán)了。同樣的原理可以用來(lái)識(shí)別手語(yǔ)，甚至可以通過(guò)追蹤物體的外表面來(lái)識(shí)別物體。

盡管現(xiàn)有技術(shù)是計(jì)算密集型的，并且需要大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)必須由人類(lèi)費(fèi)力地標(biāo)記，如果你愿意的話(huà)，可以手工標(biāo)，斯坦福團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種計(jì)算效率更高的學(xué)習(xí)方案。

“我們帶來(lái)了人類(lèi)學(xué)習(xí)的各個(gè)方面，這些方面僅通過(guò)少數(shù)被稱(chēng)為‘元學(xué)習(xí)’的試驗(yàn)就能迅速適應(yīng)任務(wù)。這使得該設(shè)備能夠通過(guò)一些快速試驗(yàn)快速識(shí)別任意新的手部任務(wù)和用戶(hù)，”研究人員表示。

“此外，這是應(yīng)對(duì)這一復(fù)雜挑戰(zhàn)的一種非常簡(jiǎn)單的方法，這意味著我們可以用更少的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)更快的計(jì)算處理時(shí)間，因?yàn)槲覀兊募{米網(wǎng)格捕獲了其信號(hào)中的細(xì)微細(xì)節(jié)。”該設(shè)備可以精確地映射手指的細(xì)微動(dòng)作，這是這項(xiàng)創(chuàng)新的主要特點(diǎn)之一。

研究人員構(gòu)建了一個(gè)原型，可以通過(guò)觸摸識(shí)別簡(jiǎn)單的物體，甚至可以在隱形鍵盤(pán)上進(jìn)行預(yù)測(cè)性雙手打字。

審核編輯：湯梓紅