來源：澎湃新聞

作者：陸玫

可觸摸的元宇宙——5月30日,，西湖大學發(fā)表最新虛擬現(xiàn)實交互領(lǐng)域研究成果,，在國際上首次提出并開發(fā)了“高保真主動機械觸感交互系統(tǒng)”，為元宇宙帶來了全新的觸覺感知維度,。

倫敦時間5月29日16:00，Nature Machine Intelligence（《自然-機器智能》）在線發(fā)表了西湖大學姜漢卿團隊的該項研究成果“Active Mechanical Haptics with High-Fidelity Perceptions for Immersive Virtual Reality”,。

澎湃新聞（www.thepaper.cn)從西湖大學了解到,，這項研究借鑒了古老的東方手工技藝“折紙”，這意味著他們借鑒折紙藝術(shù),，讓VR眼鏡里的虛擬世界不僅可見,、可聽,，還可“觸摸”。

眾所周知,，當前的VR交互,，僅可提供視覺與聽覺體驗，呈現(xiàn)的是一個僅可遠觀,、卻無法觸碰的虛擬空間,，而觸覺恰恰是人類獲得主體感的關(guān)鍵——在人類的五感（視覺、聽覺,、嗅覺,、味覺、觸覺）中,，視,、聽覺在信息接收方面居于主導地位，味,、嗅覺處于輔助地位,，觸覺則居于根本地位（我們據(jù)此獲得物主感，這是區(qū)分主體和客體的關(guān)鍵）,。

研究者們曾經(jīng)嘗試過很多種“解決”方案,，大多是通過震動或壓力代償創(chuàng)造“被動觸感”：例如具有振動功能的手柄；柔性電子科學家,、西北大學John Rogers院士發(fā)明的可以貼在皮膚上的振動馬達,；以及Meta在2021年發(fā)布的觸覺感知手套，通過氣囊壓迫給予用戶抓取物體時的觸感……然而,，這些“觸感”就如同你的手機忽然振動了一下,，或者是坐在4D電影院里突然感受到座椅的晃動，你的體感都是由設(shè)備出發(fā),、給予你一種被動的交互體驗,，距離日常生活中真實的、由人類主動觸發(fā)的“觸覺”還差距甚遠,。

最前沿的VR和元宇宙,，怎么會因為傳統(tǒng)的折紙藝術(shù)而破局？

澎湃新聞了解到,，姜漢卿在2021年6月結(jié)束了在美國亞利桑那州立大學十五年的任教,，正式加盟西湖大學。在西湖大學,，他最早啟動的課題之一就是柔性電子與軟/硬異質(zhì)性材料研究,，即“折紙機械超材料”。這指的是并非自然形成，而是人為構(gòu)造的材料結(jié)構(gòu),，材料的性能不依賴于材料的分子結(jié)構(gòu)或者晶體結(jié)構(gòu)本身,，主要依賴于其精巧的構(gòu)型里面的結(jié)構(gòu)細節(jié)。

“折紙材料可能很軟,，但是依賴于不同的折疊方式,，折紙結(jié)構(gòu)又會變得很硬，基于折紙結(jié)構(gòu)的機器人,，就可以隨時調(diào)節(jié)軟硬程度,。”姜漢卿萌生了把“折紙”和元宇宙結(jié)合起來的念頭,。

擺脫當前虛擬現(xiàn)實交互的固有思維定式,，姜漢卿創(chuàng)造了“主動觸覺”這個新概念——不同于肩、胸,、腰,、背等人類身體通常接收“被動觸覺”的部位，人的手和腳通常是主動出擊,，通過主動觸摸去感知物理世界,。研究團隊選擇從“機械觸感”（即剛度，物品的軟硬觸感）入手,，模擬手和腳主動觸摸物體時的感覺,。

高保真主動機械觸感交互系統(tǒng)的局部結(jié)構(gòu)

他們研發(fā)了一套“高保真主動機械觸感交互系統(tǒng)”，利用不同材質(zhì),、不同尺寸的折紙模塊搭建了兩種不同維度的交互裝置：一種可引發(fā)局部觸感的手持式裝置,與一種可以產(chǎn)生全身體感的腳踏式裝置,。在使用手持式交互裝置時，用戶可通過主動抓握,，體驗其所交互的不同物品的軟硬程度,；在使用腳踏式裝置時，用戶則可通過主動踩踏,，以全身運動的形式體驗其所處的環(huán)境地面特性,。?

這種主動機械觸感的實現(xiàn)，正是源于硬件設(shè)備內(nèi)部曲面折紙結(jié)構(gòu)在交互過程中,、由用戶主動觸發(fā)的被動變形——在電機的配合作用下,，曲面折紙能彎曲成不同的角度，也會產(chǎn)生不同大小的反力,，從而給予用戶手足不同的“彈性”反饋,。

這種觸覺的變化傳遞給大腦,，大腦就會根據(jù)“軟硬”做出判斷：抓到的是棉花,，是木板，還是鋼球……如果把手換成腳，大腦同樣會根據(jù)腳所傳遞的剛度反饋,，來判定人是走在馬路上,、草地上，還是踩在冰上……由此,，在元宇宙的虛擬世界中,，就可以實現(xiàn)“所見即所觸，所處即所踏”,。

據(jù)西湖大學介紹,，接下來，姜漢卿研究團隊將繼續(xù)尋找多模式的感知,、還原更完整的觸覺,，在形態(tài)上，他們正在嘗試和柔性電子整合,，實現(xiàn)主動觸覺與被動觸覺的結(jié)合,，以及努力用折紙實現(xiàn)更大尺度的體驗，在更大的場景中實現(xiàn)交互,。