Человеческая кожа способна различать тончайшие нюансы давления, вибрации и движения. Цифровые устройства, напротив, ограничиваются простыми касаниями и свайпами. Этот разрыв давно подталкивает инженеров искать новые способы тактильного взаимодействия. Но большинство существующих решений — от умных перчаток до вибрирующих поверхностей — либо слишком жёсткие, либо плохо распознают жесты, либо не умеют передавать богатую тактильную обратную связь.
Проблема усложняется тем, что цифровой текст основан на ASCII — стандарте из 128 символов. Чтобы передать каждый из них через кожу, требуется способ кодирования, который можно легко почувствовать и точно различить без помощи зрения или слуха. Как это сделать?
Новый мягкий носимый патч предлагает ответ.
Мягкая тактильная платформа
Недавний прогресс в «мягкой» электронике и алгоритмах ИИ открыл путь к принципиально новым интерфейсам. Сегодня гибкие схемы растягиваются вместе с кожей, гелевые сенсоры улавливают малейшие усилия, а миниатюрные вибромодули создают чёткие вибрационные сигналы. Алгоритмы машинного обучения в свою очередь разбирают сложные, изменяющиеся во времени паттерны.
На этом фоне исследователи разработали тонкий кожеподобный патч. Он умеет преобразовывать нажатия в цифровой текст и обратно — в осязаемые вибросигналы, создавая полноценный двусторонний канал общения по коже. По данным Nanowerk, устройство поддерживает все 128 символов ASCII, что делает его универсальным «тактильным алфавитом».
Принцип действия и устройство
Патч построен на гибкой медной схеме, нанесённой на полиимид — материал, который может сгибаться, растягиваться и скручиваться, не теряя проводимости. Сверху находится мягкий слой силикона. Его жёсткость — 435 кПа, практически как у кожи, поэтому устройство удобно носить и легко снимать.
Главная «фишка» — ионтронный сенсорный массив. В нём используется слой геля на рисовой бумаге, меняющий ёмкость при нажатии. Медный электрод фиксирует эти изменения, превращая механическое давление в измеримые сигналы.
Каждый символ ASCII разбивается на четыре сегмента по два бита. У каждого сенсора — свой сегмент. Количество быстрых нажатий на конкретный сенсор и определяет значение сегмента.
Когда устройство передаёт информацию обратно, оно делает это через вибрацию: каждый мини-актуатор выдаёт определённое число импульсов, соответствующее закодированному фрагменту символа. В результате получается своеобразная тактильная азбука Морзе 2.0, синхронизированная с ASCII.
Вместо того чтобы собирать гигантские датасеты жестов, учёные создали математическую модель нажатия. Оно включает четыре фазы: подъем силы, пик, спад и возврат. Варьируя силу, длительность и число нажатий, система генерирует синтетические данные, максимально похожие на реальные сигналы датчиков.
Применение: от ввода текста до игр
Исследователи показали патч в двух демонстрациях:
- Ввод текста. Пользователь делает серию коротких нажатий, патч распознаёт паттерны и превращает их в символы. Компьютер отправляет подтверждение в виде вибрации — и всё это без взгляда на экран.
- Управление гоночной игрой. Нажатия управляют направлением движения, а сила вибрации сообщает о расстоянии до других автомобилей: чем мощнее вибрация, тем ближе препятствие. Такой почти «шестой» тактильный канал позволяет ориентироваться без визуальной информации.
Новая технология показывает, что кожа может стать полноценным интерфейсом ввода и вывода, а не просто поверхностью для мультитач-жестов. Гибкие сенсоры, ионтронная электроника и ИИ вместе создают основу для носимых систем, которые позволят человеку взаимодействовать с цифровой средой «на ощупь» — буквально.
