互联网的下一个进化可能涉及到数字传输触觉,这可能会改变远程手术,并迎来一个全新的在线游戏时代。
研究人员开发了一种“触觉互联网的触觉编解码器”(HCTI)标准,该标准允许触觉信息通过数据包在网络上以两种方式发送,这种数据包既不太大,也不需要大量带宽。他们在6月14日由电气和电子工程师协会(IEEE)标准协会发表的一篇论文中概述了细节。
目前,通过远程连接传输触觉反馈——例如,在现场操作机械臂时——需要每秒向双方发送4000次数据包。该论文的第一作者、慕尼黑工业大学(TUM)媒体技术教授埃克哈德·施泰因巴赫在一份声明中说:“虽然这允许反馈是现实的,并确保了稳健的数据传输,但它对传输数据包的网络提出了很高的要求。”
为了克服这个问题,HCTI标准采用压缩技术,将时钟速率降低到每秒100次,Steinbach表示,这“接近人类感知阈值”。
HCTI标准优化了发送者和接收者之间的控制回路,并以类似于通过互联网发送音频或图像文件的方式压缩信息,但采用双向格式。
“新的编解码器类似于JPEG或MPEG,只是用于触觉,”Steinback说,“就JPEG、MP3和MPEG而言,在标准公布后出现了许多应用。我希望我们的新触觉编解码器也能如此。”
接触传播
编解码器通过切断超出人类感知的数据来压缩互联网上发送的信息。在JPEG和MP3文件中,这意味着删除人们不太可能注意到的视觉和音频元素。这会导致高保真度的损失,比如颜色或高频声音,但会使易于传输的数据包更小。
但这个过程通常是单向的。鉴于触觉反馈需要双向通信和高保真度才能在远程有效,因此需要高带宽和低延迟连接。当在现场操作机器人时,这不是一个大问题,但远程操作它们会带来挑战。
虽然信息以光速通过光纤网络传输,但它在一毫秒内最多仍能传输300公里。就纯粹的传输时间而言,这意味着一个触觉数据包从德国传输到日本需要30毫秒,这还不包括接收设备造成的传输延迟。科学家们在声明中说,这对于有效的远程触觉反馈来说还不够快。
但是压缩数据包的大小,同时仍然传输足够的信息使触觉有效,使得触觉反馈的传输没有延迟,这对人类来说是明显的。研究人员补充说,唯一的缺点是,机器人施加的力在反馈到控制器时略有减弱,例如,这意味着坚硬的表面会感觉更柔软。
科学家们说,HCTI标准未来可能有多种应用,特别是在医学方面。最值得注意的是,它可以用于远程外科手术,在手术室里的机器人可以被另一个大陆的专家外科医生远程控制。医生还可以在救护车上对病人进行远程超声检查,从而加快提供援助的过程。
触觉反馈还可以改善游戏和娱乐体验,在在线游戏或所谓的“4D影院”中获得更真实的反馈。例如,它可以传达两个玩家之间握手的物理感觉。这也可以应用于最好的虚拟现实(VR)和增强现实(AR)耳机,以提供更好的沉浸感。