人工智能

亦真亦幻 AI让虚拟世界“触手可感”

作者:来源:科技日报发布时间:2019-06-17 08:41我要评论

五感帮助人们认知世界,人工智能也致力于模仿这些本领。随着人工智能技术的进步,模拟视觉和听觉的技术发展迅速,但嗅觉、味觉、触觉方面则出现“瘸腿走路”的状况。近日,日本一项“虚拟触觉”技术让AI触觉方面迎来好消息。这项技术可解决虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术“看得见摸不着”的问题,有望在今年底明年初首次推出应用这种技术的游戏产品。

那么,AI能怎样提升触觉感知?如今研究人员在进行哪些尝试?未来将会应用到哪些方面,惠及人们的生活?

可提升人的感知能力

发明“虚拟触觉”技术的日本产业技术综合研究所研究人员中村则雄认为,“虚拟触觉”的本质在于“欺骗”大脑。研发人员研发出的手握式设备,主要通过设备发出特殊的震动波来刺激皮肤,传递信号“欺骗”大脑,从而让人获得各种触感体验。

“日本的这项技术比较前沿,还处于实验室状态。现在的主要方式是通过AI与传感器结合,感知压力、温度,还有震动,来实现‘摸到’,当然还不能完全把现实中的感受一一模仿出来。”远望智库人工智能事业部部长、图灵机器人首席战略官谭茗洲在接受科技日报记者采访时指出。

人类的双手堪称大自然的神奇杰作,灵巧、反应快、能稳定拿取东西。而“让机器实现简单的抓握并保持稳定等功能,可相当不容易。更不用说试图让机器人进行目标导向的任务了。”谭茗洲指出。

不久前,卡内基梅隆大学机器人专家马修·T·梅森发布的《迈向机器操控》报告称,“AI研发人员开发出打败人类棋王的下棋系统,但还是需要人类来移动棋子。显然,机器人可以移动棋子,但远不及人类。”

梅森进一步指出,机器手难以操控,主要体现在构造方面,要做到如双手般灵巧,设备必须施加足够的力量来抓握和移动具有重量的物体,有足够的运动自由度,能精确快速移动,且表面应采用柔软材质,易于更换,并且造价低廉。更重要的是设备要具有知觉,有感知才能了解环境场景,同时还需要提供高分辨率信息,包括接触位置和力量交换,而光靠计算机视觉并不足以了解环境场景,未来这种缺点将在一定程度上通过触觉传感得到解决,但目前设备和解决方案尚未完全到位。此外建模和控制也是关键,研究人员需要有操控过程的模型,以便能进行分析、模拟、计划和控制,许多潜在的情况很有挑战性,像单边接触、摩擦接触、冲击和变形等。

“虽然目前还不能让AI全方位模拟人手的感觉,但如果把局部研究透,也相当于增强人的感知能力。或许还能够补充人类所不具有的能力,比如对红外波的感触。另外,可通过AI研发高灵敏度的假手,用于义肢,做更精确的传感,助力残障人士的生活。”谭茗洲表示。

电子皮肤或成突破口

相比听觉和视觉,触觉技术一直是机器人技术难以突破的短板。由于触觉最直接的是通过皮肤感知,所以电子皮肤成为触觉研究者青睐的课题之一。

最近,约翰霍普金斯大学的研究人员开发出一种新的电子皮肤,可以通过感知刺激将信号传递给周围神经来重建触觉。研究人员把电子皮肤套在受试者指尖,测试结果表明,受试者能够对尖锐物体和圆滑物体表现出疼痛和非疼痛的反应,说明至少在部分功能上,这种电子皮肤称得上成功。只不过其对温度的感应还不太灵敏,尚须改进。

日前,英国曼彻斯特大学与北京他山科技有限公司共同成立人工智能触觉传感联合实验室,计划研发一款人工智能触觉芯片及通用解决方案。“基于脉冲神经元网络架构,研发电容触感技术,将之应用到人工智能机器人的皮肤上,尤其是手和脚上,采用优于目前通用的深度学习算法,提取更为抽象的特征数据,使得AI可以快速实时作出决策,从而使机器人获得与人类接近的触觉感知,打通服务类机器人商业应用的瓶颈。”他山科技公司总经理孙滕谌介绍说。

谭茗洲表示,加上人工智能算法的触觉感知技术,与机器人结合,通过大数据收集信息,让模拟现实的感受更真实。这种技术理论上非常有前景,有望开发出虚拟智能触摸系统,实现从手势到压触的全智能感应,让AI拥有触觉、滑觉、压觉、湿觉、力矩觉等功能;同时还能研发出多种触觉功能,让AI能感知物体的温度和重量等。

具有广阔应用前景

“先期的触感技术开发体现于触觉反馈手套,能够感受到‘手中’的虚拟物体,大多应用在电子游戏中,创造真实的触觉感受,而在人机交互中增加触觉技术,能够加强人们对机器的控制,将会有更为广阔的应用,大大促进远程制造、医疗、教育、购物等方面的发展。”谭茗洲指出。

据介绍,目前机器手主要应用在工业环境。一般来说,工业机器人手部设计常见的有两类,最广泛的是“抓手”,由两三个金属制成的夹具组成,用于夹取物体;另一种则是特殊手部,像吸盘、磁吸装置,实现特定物体的抓取,如在生产流水线上夹取零件,或在仓库、工厂里用吸盘吸住货箱来搬货。

在常见的微创手术中,由于切口实在是太小,外科医生都恨不得拿放大镜盯着看。2016年澳大利亚迪肯大学和哈佛大学专为腹腔镜手术联手打造一款微创手术机器人HeroSurg,让医生在远程手术中获得触觉。大量研究表明,给手术机器人添加触觉反馈能提高手术精准度,减少组织损伤和手术时长。触觉反馈还可以让医生在VR手术中进行零风险训练,同时体验到实际切割和缝合的感觉。

穿戴式触觉设备可以通过震动和用户交流。神经科学家大卫·伊格曼团队开发一种带有32个震动电机的背心——VEST。这种背心曾在科幻剧《西部世界》中出现过,能帮助角色发现正在接近的敌人。

目前,穿戴式触觉设备最有前景的应用之一是把声音转化为触觉,使听障人士更容易理解口语。同样,各类视觉信息也能转化为震动,供盲人理解视觉世界。

触觉式远程机器人则能实现安全的人机交互。这种技术结合高清视频、音频和交互式组件,在网络上创建一种独特的“面对面”体验。卡尔伯森实验室正在开发一种“数据驱动触觉”设备,能逼真模拟物体表面的粗糙度、硬度和光滑度。这种模拟并不依赖于复杂的算法和物理模型,只需收集物体划过各种表面材料时的数据。如当用笔划过屏幕时,屏幕上就能获得相应的反馈——不同反馈对应不同的纹理。未来其可应用于在线购物和虚拟博物馆。


责任编辑:马利亚
相关链接

第十一届中国中部投资贸易博览会电子信息产业发展论坛

5月19日,第十一届中国中部投资贸易博览会电子信息产业发展论坛在江西南昌召开。南昌市人民政府副市长杨文斌、江西省工信厅副厅长王亦斌出席并致辞。

2019世界超高清视频产业发展大会

5月9日,2019 世界超高清视频(4K/8K)产业发展大会在广州召开。大会由工业和信息化部、国家广播电视总局、中央广播电视总台、广东省人民政府共同主办。工业和信息化部部长苗圩出席大会并致辞。

第七届中国电子信息博览会

本次峰会主题是“创新驱动发展 智慧赋能未来”,将邀请政府行业主管部门、国内外著名专家学者和企业家发表主题演讲,深入探讨产业创新发展新模式、新动能、新路径,推动电子信息产业高质量发展。...

首届全球IC企业家大会

12月11日,由工业和信息化部、上海市人民政府指导,中国半导体行业协会、中国电子信息产业发展研究院主办,北京赛迪会展有限公司、中国电子报社、上海市集成电路行业协会承办的“首届全球IC企业家大会暨第十六届中国国际...

2018世界VR产业大会

10月19日,2018世界VR产业大会在南昌盛大开幕。开幕式上,全国政协副主席卢展工宣读国家主席习近平贺信,工业和信息化部部长苗圩,江西省委书记刘奇,江西省委常委、南昌市委书记殷美根分别致辞。

第二届中国虚拟现实创新创业大赛启动...

8月20日,在中国创新创业大赛组委会办公室指导下,由虚拟现实产业联盟、国科创新创业投资有限公司共同举办的第二届中国虚拟现实创新创业大赛启动新闻发布会在北京举行。

2018年上半年家电网购分析报告发布会

8月2日,工业和信息化部赛迪研究院、中国电子报社在北京发布了《2018年上半年家电网购分析报告》(以下简称《家电网购报告》)。报告显示,2018年上半年,我国B2C家电网购市场(含移动终端)规模达2641亿元...

2018制造业“双创”高峰论坛

6月22日,2018制造业“双创”高峰论坛在北京举办。本次论坛由中国电子信息产业发展研究院、中国制造企业双创发展联盟和中国软件行业协会工业互联网分会主办,中国电子报社、北京云道智造科技有限公司和中国船舶工...

2018世界VR产业大会新闻发布会

5月21日,记者从在北京人民大会堂召开的2018世界VR产业大会新闻发布会上获悉,由工业和信息化部、江西省人民政府共同主办,中国电子信息产业发展研究院、江西省工业和信息化委员会、南昌市人民政府、虚拟现实产业...

数字经济前沿论坛-CITE2018第六届中国电...

为贯彻落实党的十九大精神,充分展示新一代信息技术产业最新发展成就,促进产业核心技术突破,加快形成数字经济新动能,引领信息技术产业供给侧改革,工业和信息化部、深圳市人民政府将于2018年4月9日-11日在深圳市共 ...

中国超高清视频(4K)产业发展大会

3月29日,中国超高清视频(4K)产业发展大会在广州市召开。大会由工业和信息化部、国家广播电视总局、广东省人民政府主办,广东省经济和信息化委员会、广东省新闻出版广电局、广东省通信管理局、广州市人民政府、中...

壮丽70年 奋斗新时代

70年来,中国共产党人从未停下“赶考”脚步。神州大地上,一幅幅壮丽的发展画卷在描绘,一部部感天动地的奋斗史诗在书写。...

2019打造制造业“双创”升级版

围绕制造业“双创”升级的内涵本质、发展趋势、实践启示等方面,邀请政府部门及事业单位领导、两院院士及专家学者、重点地区及企业领导等撰写相关文章,共同探讨制造业“双创”发展新路径。...

聚焦2019全国两会

3月3日电 凝聚共识谱写时代华章,共商国是同绘复兴宏图。中国人民政治协商会议第十三届全国委员会第二次会议3日下午在人民大会堂开幕。...

MWC2019世界移动大会报道

MWC,世界移动通信大会。主办方全球移动通信系统协会(GSMA)成立于1987年,是世界移动通信界的三大国际组织之一,目前其成员已包括来自220个国家的近800家移动运营商以及230多家更为广泛的移动...

2018家电网购分析报告发布

2月25日,工业和信息化部赛迪研究院、中国电子报社在北京发布了《2018家电网购分析报告》(以下简称《家电网购报告》)。报告显示,2018年,我国家电网购市场增长平稳,B2C家电网购市场(含移动端)规...

CEN视频新闻 | 2019 CITE 瑞萨电子高级副总裁

第七届电子信息博览会上,瑞萨电子高级副总裁 真冈朋光接受《中国电子报》记者采访。...

视频新闻丨院士专家畅谈智能网联汽车

3月19日,慕尼黑上海电子展前夕,新能源与智能网联汽车创新发展论坛在上海举办,论坛邀请了30多为海内外行业人士,近35场精彩发言,围绕新能源和智能网联两大领域展...

两会专访丨全国政协委员、新大陆科技集团总裁王晶

2019年全国“两会”期间,全国政协委员、新大陆集团总裁王晶在接受《中国电子报》记者采访时表示:传统农村需要发挥信息技术和互联网的载体和引擎作用,促进农业生产、...

友情链接
关于我们 | 联系我们 | 广告服务
电子信息产业网LOGO