Dotyk i czucie na odległość: kolejny trend w ICT?
Komunikacja dotykowa, umożliwiająca użytkownikom interakcje na odległość, uznawana jest często za jedną z kolejnych, przełomowych technologii w interakcji człowiek-komputer. Jednak mimo iż temat interakcji dotykowej za pośrednictwem interfejsu człowiek-maszyna (HMI) nie jest niczym nowym, nadal wiele pracy trzeba będzie włożyć w znalezienie odpowiednich metod i technologii do sprawnego przetwarzania i komunikowania sygnałów dotykowych. Tutaj do akcji wkracza wsparty ze środków UE projekt PROHAPTICS (Haptic Signal Processing and Communications). W ciągu ostatnich pięciu lat prof. Eckehard Steinbach z UT w Monachium wraz z zespołem pracował nad szeregiem nowatorskich metod i technologii komunikacji dotykowej. W wyłącznym wywiadzie dla magazynu research*eu nt. wyników omawia swoje przewidywania co do przyszłości tej stosunkowo nowej dziedziny badań, jej potencjalne zastosowania i swoje plany związane z dalszym rozwojem technologii teraz, kiedy prace nad projektem dobiegły końca. W jaki sposób pana zdaniem komunikacja dotykowa miałaby wchodzić na rynek ICT? Jednym z głównych scenariuszy zastosowań jest sterowanie zdalne z dotykową informacją zwrotną, dzięki któremu użytkownik może wchodzić w interakcję z odległym środowiskiem za pośrednictwem HMI. W tym kontekście użytkownik zdalnie steruje systemem robotycznym, wyposażonym zazwyczaj w czujniki i siłowniki. Wzajemne oddziaływanie sił/momentów obrotowych w czasie kontaktu teleoperatora z odległym obiektami jest rejestrowane i przesyłane do operatora w formie dotykowej informacji zwrotnej. W ten sposób użytkownik jest w stanie nie tylko zobaczyć i usłyszeć co się dzieje w odległej przestrzeni, ale również poczuć wzajemne oddziaływanie. Wiele wyników badań pokazuje, że dotykowa informacja zwrotna podnosi sprawność wykonywania zadania i wzmacnia poczucie obecności. Długofalowym celem badań jest zapewnienie pełnej przejrzystości zdalnego sterowania, co oznacza, że użytkownik nie będzie już w stanie stwierdzić, czy zadanie jest wykonywane lokalnie czy zdalnie za pośrednictwem HMI. Prowadzone prace są uzupełniane przez badania ekranów dotykowych i dotykowej informacji zwrotnej, które umożliwiają użytkownikowi na przykład poczucie szorstkości powierzchni danego obiektu za pośrednictwem interfejsu człowiek-maszyna. Podjęte zostały ostatnio ważne kroki, aby wyposażyć standardowe urządzenia mobilne, takie jak smartfony, w możliwość generowania dotykowej informacji zwrotnej. Dzisiaj jest już technicznie możliwe miejscowe modulowanie tarcia między palcem a szklanym ekranem urządzenia mobilnego w taki sposób, aby wyświetlały się modele lub faktury dotykowe. To moim zdaniem przedstawia ogromny potencjał na nowe rodzaje aplikacji, które pozwolą użytkownikowi eksplorować obiekty przez Internet, nie tylko wzrokowo, ale także dotykowo. Jakie konkretne korzyści może przynieść interakcja człowiek-maszyna w zakresie komunikacji dotykowej? W naszych codziennych interakcjach ze środowiskiem polegamy nieustannie i w ogromnym zakresie na dotyku. Bez zdolności manipulacji i zmysłu dotyku ta interakcja byłaby znacznie ograniczona. Do tej pory jednak fizyczna interakcja ma miejsce jedynie w naszym bezpośrednim otoczeniu. Dzięki odpowiednim interfejsom dotykowym człowiek-maszyna i podejściom do komunikacji dotykowej, ta interakcja może również pokonywać bariery, takie jak odległość czy skala. Interakcja i komunikacja dotykowa otwiera oczywiście ogromne możliwości przed osobami niedowidzącymi. Wiele przydatnych informacji można przekazywać za pomocą dotyku. Czy może pan podać garść przykładów zastosowań, które mogą pojawić się w ciągu kilku najbliższych lat? Wspomniane wcześniej systemy sterowania zdalnego są już w użyciu, ponadto zastosowania wspomagające, takie jak telechirurgia, zdalne utrzymanie ruchu itp. Wraz z pojawianiem się interfejsów dotykowych, a w szczególności ekranów dotykowych, stają się możliwe całkowicie nowatorskie zastosowania. Wyobraźmy sobie sklep internetowy, w którym klient nie tylko może obejrzeć produkt, ale także go dotknąć zanim zdecyduje się na zakup. Albo współmałżonka w sklepie meblowym, wysyłającego zdjęcie sofy, którą chciałby kupić. Czy pierwsze pytanie po zobaczeniu zdjęcia nie dotyczyłoby tkaniny? Czy jest miękka, ciepła w dotyku i przyjemna? Komunikacja dotykowa pozwala na przykład przesunąć smartfon po powierzchni sofy, zarejestrować powstający w ten sposób sygnał wibracji za pomocą wbudowanych czujników przyspieszenia, po czym skompresować i przesłać sygnały, by w końcu zdalnie je wyświetlić. W ten sposób zdalne doświadczenie dotykowe staje się możliwe. Jeżeli nie spodoba nam się dany materiał, wówczas możemy przeszukać bazę danych materiałów, które są podobne albo zapewniają specyficzne wrażenia dotykowe. Kolejnym zastosowaniem byłby udoskonalony system konferencji wideo, w czasie których możliwa byłaby interakcja dotykowa z dziećmi w czasie podróży służbowej. Takie systemy dawałyby możliwość pocieszenia dzieci i zapewnienia większej bliskości niż oferują to dzisiejsze rozwiązania. Jakie istotne kroki zostały poczynione w ramach PROHAPTICS w kierunku takich zastosowań? Partnerzy PROHAPTICS opracowali szereg algorytmów, układów kodująco-dekodujących i protokołów, które umożliwiają komunikację dotykową na odległość w obydwu trybach (kinestetycznym i dotykowym). Opracowane rozwiązania są ukierunkowane na człowieka w takim sensie, że uwzględniają i wykorzystują ograniczenia ludzkiego układu percepcji dotykowej. W ten sposób informacje, które nie mogą być postrzegane nie muszą być przesyłane. Uzyskiwane w ten sposób schematy komunikacji dotykowej odznaczają się wysoką sprawnością w odniesieniu do wymaganych źródeł komunikacji i mogą być wykorzystywane do zdalnej interakcji ze środowiskiem rzeczywistym i wirtualnym. Zaproponowaliśmy także rozwiązania, dzięki którym wielu użytkowników może wchodzić w spójne i naturalne interakcje fizyczne z tym samym obiektem w środowisku wirtualnym. Na czym polega najważniejszy wkład waszych badań w rozwiązanie głównych problemów, przed jakimi staje obecnie ta dziedzina? Jesteśmy jednymi z pierwszych, którzy podeszli do tematu komunikacji dotykowej z perspektywy inżynierii technicznej/komunikacyjnej. Niektóre z przedstawionych przez nas podejść są pierwszymi tego typu propozycjami i ufam, że zasadne jest stwierdzenie, iż posunęliśmy znacznie naprzód stan zaawansowania tej wschodzącej dyscypliny. Za przykład może posłużyć podejście do kodowania percepcyjnej strefy nieczułości, które zaproponowaliśmy w celu ograniczenia danych w komunikacji dotykowej. To podejście do kodowania dotyczy sygnałów dotykowych z wysokim stopniem swobody. Połączone zostało także z pasywnymi architekturami sterowania, dzięki czemu może być także stosowane w scenariuszach zdalnego sterowania sieciowego, w których opóźnienie komunikacyjne między dwiema stronami zagraża stabilności systemu. Co może nam pan powiedzieć o opracowanym modelu matematycznym? Model łączy wiele znanych ograniczeń ludzkiej percepcji dotykowej z niektórymi innymi ograniczeniami, które pierwotnie opisaliśmy we wspólnych ramach, dając możliwość stwierdzenia, czy dany sygnał dotykowy jest dla człowieka dostrzegalny czy też pozostaje poniżej progu percepcji. Ten model posłużył nam do opracowania wydajnych schematów redukcji danych. Kolejnym zastosowaniem modelu jest definiowanie obiektywnych metryk jakościowych, które zastępują (przynajmniej częściowo) potrzebę przeprowadzania kosztownych i czasochłonnych badań z użytkownikami. Miejmy nadzieję, że tego typu podejścia przyspieszą postępy w tej dziedzinie. Teraz, kiedy prace nad projektem dobiegły końca, czy ma pan plany dalszego wykorzystania bądź rozwijania wypracowanego dorobku? Tak, razem z dwoma doktorantami zaangażowanymi w projekt PROHAPTICS analizuję obecnie sposoby komercjalizacji wybranych osiągnięć i pracuję nad utworzeniem przedsiębiorstwa typu start-up, które będzie działać w tym obszarze. Jesteśmy w tej szczęśliwej sytuacji, że nasz wniosek do ERBN o grant na weryfikację poprawności projektu ROVI uzyskał dofinansowanie. Dzięki temu zyskamy lepsze pojęcie o potencjale rynkowym naszego dorobku w ciągu kolejnych 18 miesięcy i wyprodukujemy prototypy w ścisłej współpracy z potencjalnymi klientami. PROHAPTICS Dofinansowanie z FP7-IDEAS-ERC. Strona projektu w serwisie CORDIS
Kraje
Niemcy