Технология будущего уже здесь: новый способ осязания меняет наши представления о чувствах
Учёные обнаружили, что люди обладают удивительной способностью ощущать объекты, не прикасаясь к ним. Этот феномен, ранее наблюдавшийся у некоторых животных, в частности у птиц, таких как кулики, теперь подтверждён и для человека. Распознать объекты без физического контакта — это форма "дистанционного осязания", которую демонстрируют не только птицы, но и люди.
Дистанционное прикосновение у животных
В природе существуют случаи, когда животные используют разновидность дистанционного осязания для обнаружения объектов. Например, кулики, такие как песочники и ржанки, могут найти свою добычу, зарытую в песке, благодаря едва уловимым механическим сигналам, передаваемым через песок или другие сыпучие материалы. Этот процесс, известный как "дистанционное зондирование", позволяет животным ощущать изменения давления в окружающей среде, которые происходят, когда объект взаимодействует с почвой.
Исследования показывают, что подобные механизмы можно обнаружить не только у животных, но и у людей.
Эксперимент с людьми: как работает дистанционное прикосновение
Недавнее исследование, проведённое доктором Элизабеттой Версаче из Лондонского университета королевы Марии, направлено на исследование человеческой способности ощущать объекты, не прикасаясь к ним. Участники эксперимента осторожно ощупывали песок, чтобы найти спрятанный кубик, не касаясь его напрямую. Результаты показали, что человеческие руки обладают удивительной чувствительностью и могут улавливать малейшие изменения в песчаной среде, позволяя точно определять наличие скрытых объектов.
"Это первое исследование дистанционного прикосновения у людей, и оно меняет наше представление о мире восприятия у живых существ, в том числе у людей", — сказала доктор Элизабетта Версаче.
Результаты исследования: люди против роботов
Для сравнения, команда исследователей использовала роботизированный тактильный датчик, обученный с применением алгоритма долговременной кратковременной памяти (LSTM). Робот демонстрировал точность распознавания на уровне 40 %, в то время как люди показали точность 70,7 %. Это впечатляющие результаты, поскольку они близки к теоретическим пределам, определённым физическими моделями.
Хотя робот мог распознавать объекты на немного большем расстоянии, он часто выдавал ложные срабатывания, что снижало общую точность распознавания. Люди, в свою очередь, продемонстрировали более высокую точность, несмотря на отсутствие специализированных структур, как, например, у птиц с их клювами.
Как работает механическая чувствительность рук человека
Моделирование физического аспекта "дистанционного прикосновения" показало, что человеческие руки способны воспринимать изменения давления, происходящие в песчаной почве. Эти изменения сигнализируют о присутствии скрытого объекта. Руки человека могут улавливать такие механические "отражённые" движения с удивительной точностью, приближающейся к теоретическому порогу восприятия.
Советы для совершенствования технологий
-
Использование результатов исследований для создания более точных тактильных датчиков.
-
Разработка роботизированных систем, имитирующих человеческую чувствительность для выполнения задач в ограниченных условиях.
-
Внедрение этой технологии для поиска скрытых объектов, например, археологических артефактов, или для работы с марсианской почвой.
Ошибка → Последствие → Альтернатива
-
Ошибка: полагать, что осязание — исключительно проксимальное чувство, ограниченное физическим контактом.
-
Последствие: недооценка потенциала человеческой чувствительности, особенно в сложных условиях.
-
Альтернатива: расширение восприятия через использование научных данных для улучшения технологий и разработки новых сенсорных систем.
А что если бы эта способность была утрачена
Если бы люди не обладали таким чувством, мы бы не могли обнаруживать скрытые объекты без их прямого контакта, что ограничило бы наши возможности в таких областях, как археология, поисковые операции и даже в таких сложных задачах, как исследования на Марсе.
Плюсы и минусы новой технологии
| Плюсы | Минусы |
|---|---|
| Разработка более чувствительных датчиков | Высокая сложность в настройке и калибровке роботов |
| Применение в поисковых и спасательных операциях | Возможно, потребуется адаптация для разных типов среды |
| Помощь в научных исследованиях | Необходимы значительные ресурсы для создания и тестирования новых технологий |
FAQ
Как работает дистанционное прикосновение?
Это способность ощущать объекты через сыпучие материалы, когда даже небольшие изменения давления передаются через окружающую среду.
Какие роботы использовались в исследовании?
Для сравнения использовался роботизированный датчик с алгоритмами машинного обучения, что позволило оценить точность распознавания объектов.
Что может изменить эта технология?
Она открывает новые горизонты для разработки сенсорных систем, которые смогут эффективно работать в ограниченных или опасных условиях, например, при поиске объектов на других планетах.
3 интересных факта
-
Люди могут обнаруживать объекты через песок с точностью, сравнимой с роботами.
-
Система, созданная с помощью LSTM, оказалась менее точной, несмотря на её способность распознавать объекты на большем расстоянии.
-
Это открытие представляет собой важный шаг в создании более чувствительных технологий для решения реальных задач.
Исторический контекст
Подобные исследования дают нам новые представления о том, как развивается восприятие и осязание у живых существ. В то время как многие сенсорные системы изучались лишь в контексте их очевидных проявлений, открытие "дистанционного прикосновения" у людей открывает новые горизонты для разработки технологий, которые могут революционизировать подходы в поиске, спасении и исследовании удалённых объектов.
Источник: IEEE Xplore.
