VR世界也能体验沉浸触感？科学家发现一种通用触觉机制，让“触摸感”更真实

虚拟现实（VR）中的触觉体验，在当下还会是一道无法逾越的障碍吗？科学家们研发的一项新技术，让我们在使用VR技术时，离触摸物体又近了一步。

伯明翰大学的研究人员在《科学进展》上最新介绍了他们的一项技术突破：利用瑞利波（Rayleigh waves），使虚拟现实（VR）变得可触摸。

这些研究人员同时来自一个欧洲联盟H-Reality，该联盟利用该理论开发包括触觉在内的新型虚拟现实技术。

在虚拟现实技术中，视觉和听觉是目前主流的体验方式。不过很快，触觉也将成为其中的一部分，这要归功于研究人员利用瑞利波向大脑发送信号，这一过程使全息图变得“可触可感”起来。

瑞利波是通常与1885年由英国瑞利勋爵——约翰·威廉·斯特拉特（John William Strutt）发现的与地震有关的地震波。这些波是物体被击中时通过物体表面的能量，这使得研究人员创造了第一个触觉尺度定律。

瑞利波可以通过多种方式产生，例如通过局部冲击、或通过压电转导，经常用于无损检测中以检测缺陷。

这这特性使得瑞利波被用于虚拟现实技术，希望与触觉相结合。研究人员发现，瑞利波可以穿过皮肤和骨骼层，然后身体的触觉感受器细胞接收并将信息发送到大脑。

他们用触觉感受器的数学模型来展示它对瑞利波的反应，不同的物种对瑞利波的反应是不同的。然而，波长的速率仍然是基于受体的深度而保持不变的，这使得这条宇宙定律得以定义。

该定律是基于100年前首次开发的地震模拟方法。乔治·冯·贝克西(Georg von Bekesy)因此获得了诺贝尔物理学奖，他是第一个提出地震的数学可以用来探索瑞利波和触觉之间的联系的人。

该研究的第一作者、伯明翰大学数学学院的Tom Montenegro-Johnson博士说，触觉是一种基本的原始感觉，也是最复杂的感觉，这使它成为最不被人理解的感觉。而伯明翰大学的研究人员们带来的这项技术突破，是第一次用这种方式来解释触觉。

这一过程中，他们也更好地理解了不同生物之间不同的触觉体验。“例如，如果你在犀牛皮肤上压下5毫米，犀牛的皮肤和人在皮肤上压下类似的凹槽时的感觉是一样的，只是产生凹槽所需的力量不同而已。”

此外研究小组发现，即使皮肤最外层的硬度发生变化，波与受体的相互作用仍然存在。该外层由年龄、性别、职业甚至水合作用引起许多变化，但受体对瑞利波的响应能力保持不变。

图1 皮肤模型示意图(层的厚度不按比例)。

触觉是我们人类及动物的皮肤感受接触机械刺激后所产生的普遍感觉，但它又几乎是最复杂的——皮肤表面厚度不同，散布着不同的触点神经，其触觉程度不尽相同，分布不规则。

这样的“通用接触定律”，将推动触觉技术、虚拟现实的新发展，将可广泛应用于盲人或聋哑用户用的触觉电子显示器，视频游戏中的游戏控制器、操纵杆和方向盘，电脑、手机等的触觉界面，医学微创手术，触觉神经康复等现实场景。

比如，Facebook的技术部门Oculus正在制造一种由大脑控制的虚拟现实头盔。据Ladbible报道，Oculus计划用一种神经设备取代目前的触摸控制器。

去年9月，Facebook创始人马克·扎克伯格(Mark Zuckerberg)宣布收购了专注于神经输入的初创公司CTRL-Labs。

CTRL-Labs的科学家们正在制造一种腕带，这种腕带可以“采集电脉冲，并将它们转换成数字输入，用于虚拟现实，并将给人一种能够与数字对象互动的感觉。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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