Lidé mohou využívat tzv. vzdálený dotek k odhalení skrytých objektů pochovaných pod pískem. Tento efekt dosahuje vzdálenosti téměř 7 centimetrů od cíle.
Tým z Londýna provedl precizní experimenty, které prokázaly tuto vzdálenou detekci, a porovnal lidské prsty s taktilním robotem, aby otestoval, co vlastně lidské ruce cítí.
Studii vedl Lorenzo Jamone, docent v oblasti robotiky a umělé inteligence na University College London (UCL). Jeho výzkum se zaměřuje na robotický dotek, senzorimotorické učení a technologie, které vnímají svět prostřednictvím kontaktu.
Vzdálený dotek a jeho aplikace
Vědci nazývají tento efekt vzdáleným dotekem. To zahrnuje schopnost cítit pochované objekty bez přímého kontaktu, přičemž se spoléhá na slabé signály, které se pohybují pískem. Tento objev rozšiřuje představu taktilního vnímání za rámce obvyklých očekávání, ukazuje, že dotek dokáže shromáždit informace i na malé vzdálenosti.
V pokusech se 12 dobrovolníky prsty detekovaly kostku skrytou pod pískem. Prsty byly v průměru vzdálené 6,9 centimetrů a správné odpovědi byly získány ve 70,7 % pokusů. Medián zastavení byl přibližně 2,70 centimetrů od objektu, což odráží, jak účastníci často pozastavili blíže, když se signály zdály nejsilnější.
„Je to poprvé, co byl vzdálený dotek studován u lidí,“ uvedla Dr. Elisabetta Versace, seniorní lektorka psychologie na Queen Mary University of London.
Využití taktilního robota
Taktilní robot použil Long Short Term Memory, což je typ neuronové sítě, která se učí vzorce v průběhu času, aby odhadl přítomnost objektu na základě jemných vzorců tlaku v písku. Identifikoval cíle v průměru ve vzdálenosti 7,1 centimetrů, přičemž medián dosáhl 6,0 centimetrů. Nicméně robot dosáhl pouze 40 % přesnosti kvůli výskytu falešných poplachů.
Tým prohlásil, že schopnost doteku rozšířit se dál, než se dříve předpokládalo, změní pohled na design budoucích human-machine rozhraní. Modelováním signálu, který se odráží pískem, když se prst pohybuje poblíž, se výsledky přiblížily fyzikálním limitům, které tým předpokládal.
Tyto limity pramení z toho, jak se zrna pohybují, kolidují a stlačují, což způsobuje, že jen drobné změny kolem pochovaného objektu se dostanou na kůži.
Experimentální podmínky a budoucí směr
Pokusy probíhaly v granulárních médiích, což jsou materiály složené z mnoha malých částic, jako je písek, kde se pohyb může rychle ztrácet. Když prst lehce drhne povrch, vlny se šíří prostřednictvím zrn a odrážejí se od skryté pevné plochy. Tyto odrazy vstupují do kůže a přispívají k taktilnímu vnímání, což je smysl pro detekci dotyku, tlaku a pohybu.
Detekce tak malých změn vyžaduje koordinovaný systém, který spojuje kožní receptory, mechaniku prstů a mozkovou pozornost k slabým vzorcům. Síla signálu závisí na velikosti zrna a vlhkosti. Suchý písek často potlačuje pohyb a snižuje vzdálenost, na které zůstávají informace spolehlivé.
Studie použila konzistentní písek a řízené pohybové vodítka, aby udržela podmínky stabilní a předešla interferenci z nekontrolovaných vibrací na povrchu.
Tento efekt zatím nebyl ověřen v štěrku, hlíně nebo půdě plné kořenů, takže aktuální důkazy platí hlavně pro jemný písek. Budoucí testy by měly mapovat, jak různé zrno mění dosažitelnou vzdálenost a přesnost, což by mohlo vytvořit vodítko pro terénní použití.
Roboti, kteří dokáží číst tyto slabé signály, by mohli prozkoumávat sutiny nebo písečné duny, přičemž by narušovali méně materiálu a zároveň se učili, kde se nemají razit.
Taktilní robot v této práci se učil z označených příkladů a poté zobecnil. To může být slibnou cestou pro stroje zkoumá v nejistých prostředích.
Vzájemné propojování lidského a robotického výzkumu
„Co dělá tento výzkum zvlášť vzrušujícím, je, jak si vzájemně informovaly lidské a robotické studie,“ řekl Jamone. Zdůraznil, že zpětná vazba probíhala oběma směry. Lidské výsledky formovaly strategii trénování a chování robota přetvářelo interpretaci lidských dat.
Tento typ detekce by mohl pomoci archeologům lokalizovat křehké relikvie bez těžkého vykopávání. Mohl by také podpořit vesmírné mise, které zkoumají jemný regolit, kde je vrtání riskantní.
Týmy pro vyhledávání a záchranu by také mohly získat nástroje, které detekují strukturální nebezpečí pod troskami, což by vedlo k opatrné akci, protože každý pohyb nese následky.
Mořští ptáci používají specializované orgány na špičkách jejich zobáků naplněné receptory citlivými na vibrace k nalezení pochovaných kořistí. Tato senzorická strategie byla pečlivě zdokumentována napříč několika linijemi mořských ptáků a ibises.
Lidé tyto orgány postrádají, přesto nové výsledky ukazují, že pohyb pískem může stále přenášet dostatek informací pro dovednou detekci na krátké vzdálenosti. Studie ornitologů naznačují, že vlhčí sedimenty nesou silnější signály, což je ekologická nápověda, kterou by měly budoucí lidské testy zahrnovat do terénních nastavení.
Porozumění těmto mezím přemění chytrý laboratorní efekt na praktickou metodu s jasnými limity, výhodami a reálnými pokyny. Studie byla publikována na Mezinárodní konferenci IEEE o vývoji a učení (ICDL).
—–
Chcete-li zůstat v obraze, přihlaste se k našemu zpravodaji pro zajímavé články, exkluzivní obsah a nejnovější aktualizace.
Podívejte se na naši aplikaci EarthSnap, kterou pro vás přinesli Eric Ralls a Earth.com.
—–
