美國斯坦福大學開發(fā)的一種新智能皮膚可能預示著有一天人們可在隱形鍵盤上打字，僅靠觸摸來識別物體，或者允許用戶在沉浸式環(huán)境中通過手勢與應用程序交流。

近日在《自然·電子學》雜志上發(fā)表在的一篇論文中，研究人員描述了一種新型的可拉伸生物相容性材料，這種材料可像防曬噴霧一樣噴灑在手背上，并在此集成了一個微型電子網(wǎng)絡(luò)，它可感知皮膚伸展和彎曲，通過使用人工智能(AI)，研究人員可根據(jù)手部動作和手勢解釋無數(shù)的日常任務(wù)。研究人員表示，它可能在游戲、體育、遠程醫(yī)療和機器人等領(lǐng)域具有廣泛的應用和影響。

噴涂感官系統(tǒng)，由印刷的、生物兼容的納米網(wǎng)組成，直接與無線藍牙模塊連接，并通過“元學習”進一步訓練。圖片來源：美國斯坦福大學

(資料圖片)

這種噴涂智能皮膚的方法在形式上足夠精簡，在功能上也足夠靈活，基本適用于任何用戶。目前的技術(shù)需要多個傳感器組件來讀取手指的每個關(guān)節(jié)，這使它們十分笨重。這款新設(shè)備對軟件采取了更精簡的方法，可實現(xiàn)更快地學習。這種精確度可能是虛擬現(xiàn)實應用程序中的關(guān)鍵，可傳達精細的動作以獲得更逼真的體驗。

這項研究的創(chuàng)新是一種嵌入聚氨酯中的可噴涂電敏網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)狀物具有電活性、生物相容性、透氣性，除非用肥皂和水擦拭，否則不會脫落。它與佩戴它的人的手指皺紋緊密貼合。一個輕量級的藍牙模塊只需連接到網(wǎng)格上，就可無線傳輸信號變化。

這項研究的資深作者、斯坦福大學化學工程教授鮑哲南解釋說，當手指彎曲和扭曲時，網(wǎng)狀物中的納米線被擠壓在一起，并被拉伸，改變了網(wǎng)狀物的電導率。這些變化可被測量和分析，以準確告知手、手指或關(guān)節(jié)是如何移動的。

該設(shè)備的噴霧特性允許它符合任何大小或形狀的手，但也開啟了該設(shè)備可適應面部以捕捉微妙情感線索的可能性。這可能會促成計算機動畫的新方法，或?qū)е鲁霈F(xiàn)具有更逼真面部表情的虛擬化身會議。

此外，機器學習發(fā)揮了主要作用。計算機監(jiān)測電導率的變化模式，并將這些變化映射到特定的物理任務(wù)和手勢。例如，在鍵盤上輸入一個X，算法就會從電導率的變化模式中學習識別這項任務(wù)。一旦對算法進行了適當?shù)挠柧?，就不再需要物理鍵盤。

研究人員建立了一個原型，可通過觸摸識別簡單的物體，甚至可在隱形的鍵盤上進行預測性雙手打字。該算法能夠輸入莎士比亞的“沒有比誠實更豐富的遺產(chǎn)”，以及威廉·埃內(nèi)斯特·亨利《不可征服》中的“我是我命運的主宰，我是我靈魂的船長”。

總編輯圈點

這很像電影里常用的動作捕捉技術(shù)，即對運動物體進行跟蹤后，再交由計算機或機器學習處理成圖像。人們熟悉的《阿凡達》和《指環(huán)王》里的咕嚕，全過程都是用動作捕捉完成的。不過，動作捕捉還只是獲取關(guān)鍵部位在三維空間的坐標數(shù)據(jù)，而本文的研究，卻創(chuàng)新的用一種噴涂法，將需要捕捉的部位全覆蓋。不但更為精細，還能在多元的動態(tài)識別領(lǐng)域發(fā)揮更大價值。

關(guān)鍵詞： 研究人員 動作捕捉 斯坦福大學 機器學習 莎士比亞