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(xué)發(fā)表最新虛擬現(xiàn)實(shí)交互領(lǐng)域研究成果,，在國(guó)際上首次提出并開發(fā)了“高保真主動(dòng)機(jī)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(shí)間5月29日16:00，Nature Machine Intelligence（《自然-機(jī)器智能》）在線發(fā)表了西湖大學(xué)姜漢卿團(tuán)隊(duì)的該項(xiàng)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(xué)了解到，這項(xiàng)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(dāng)前的VR交互,，僅可提供視覺與聽覺體驗(yàn),，呈現(xiàn)的是一個(gè)僅可遠(yuǎn)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(dǎo)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?cè)?jīng)嘗試過很多種“解決”方案，大多是通過震動(dòng)或壓力代償創(chuàng)造“被動(dòng)觸感”：例如具有振動(dòng)功能的手柄,；柔性電子科學(xué)家,、西北大學(xué)John Rogers院士發(fā)明的可以貼在皮膚上的振動(dòng)馬達(dá)；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(shí)的觸感……然而,，這些“觸感”就如同你的手機(jī)忽然振動(dòng)了一下，或者是坐在4D電影院里突然感受到座椅的晃動(dòng),，你的體感都是由設(shè)備出發(fā),、給予你一種被動(dòng)的交互體驗(yàn)，距離日常生活中真實(shí)的,、由人類主動(dòng)觸發(fā)的“觸覺”還差距甚遠(yuǎn),。

最前沿的VR和元宇宙，怎么會(huì)因?yàn)閭鹘y(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(guó)亞利桑那州立大學(xué)十五年的任教，正式加盟西湖大學(xué),。在西湖大學(xué),，他最早啟動(dòng)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(jī)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(xì)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(huì)變得很硬，基于折紙結(jié)構(gòu)的機(jī)器人,，就可以隨時(shí)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(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)交互的固有思維定式,，姜漢卿創(chuàng)造了“主動(dòng)觸覺”這個(gè)新概念——不同于肩、胸,、腰,、背等人類身體通常接收“被動(dòng)觸覺”的部位，人的手和腳通常是主動(dòng)出擊，通過主動(dòng)觸摸去感知物理世界,。研究團(tuán)隊(duì)選擇從“機(jī)械觸感”（即剛度,，物品的軟硬觸感）入手，模擬手和腳主動(dòng)觸摸物體時(shí)的感覺,。

高保真主動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(shí),，用戶可通過主動(dòng)抓握，體驗(yàn)其所交互的不同物品的軟硬程度,；在使用腳踏式裝置時(shí),，用戶則可通過主動(dòng)踩踏，以全身運(yùn)動(dòng)的形式體驗(yàn)其所處的環(huán)境地面特性,。?

這種主動(dòng)機(jī)械觸感的實(shí)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(dòng)觸發(fā)的被動(dòng)變形——在電機(jī)的配合作用下,，曲面折紙能彎曲成不同的角度,，也會(huì)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(huì)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(huì)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(shí)現(xiàn)“所見即所觸,，所處即所踏”。

據(jù)西湖大學(xué)介紹,，接下來,，姜漢卿研究團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)主動(dòng)觸覺與被動(dòng)觸覺的結(jié)合,，以及努力用折紙實(shí)現(xiàn)更大尺度的體驗(yàn),，在更大的場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)交互,。