دستگاهی شبیه به پوست برای ارسال پیامک بدون نمایشگر!

به گزارش ایسنا، پیشرفت‌های اخیر در علم مواد نرم و هوش مصنوعی، راه‌های جدیدی را برای تعامل با فناوری باز می‌کند. پوست انسان می‌تواند الگوهای ظریف فشار، زمان‌بندی و حرکت را حس کند، اما اکثر دستگاه‌های دیجیتال فقط لمس‌ها و کشیدن‌های ساده را ثبت می‌کنند. این تفاوت، محققان را به سمت بررسی فناوری‌های جدید مبتنی بر لمس سوق داده است.

به نقل از آی‌ای، آنها دستکش‌های پر از حسگر، نوارهای پوشیدنی که تغییرات کوچک فشار را ردیابی می‌کنند و سطوح نازکی را که ارتعاشات دقیقی ایجاد می‌کنند، آزمایش کرده‌اند. در حالی که این ایده‌ها نویدبخش هستند، بسیاری از آنها هنوز بسیار سفت و سخت هستند، در حرکاتی که تشخیص می‌دهند محدود هستند یا قادر به ارائه بازخورد معنادار و ظریف نیستند.

یک چالش بزرگ این است که متن دیجیتال به «ASCII»(یک کد استاندارد از ۱۲۸ کاراکتر که شامل حروف، اعداد، علائم نگارشی و نمادهای کنترلی است) متکی است. ترجمه این طیف کامل به سیگنال‌های لمسی دشوار است، زیرا هر کاراکتر باید به گونه‌ای نمایش داده شود که بتوان آن را به طور دقیق از طریق لمس به تنهایی و بدون تکیه بر بینایی یا صدا، احساس، تشخیص و تفسیر کرد.

دستگاهی که لمس را به متن دیجیتال تبدیل می‌کند

پیشرفت‌های اخیر در مواد نرم و هوش مصنوعی، راه‌های جدیدی را برای تعامل با فناوری باز می‌کند. مدارهای کشسان می‌توانند همراه با پوست حرکت کنند، حسگرهای مبتنی بر ژل می‌توانند نیروهای کوچک را تشخیص دهند و موتورهای کوچک می‌توانند الگوهای ارتعاشی متمایزی تولید کنند.

الگوریتم‌های هوش مصنوعی نیز می‌توانند به سرعت سیگنال‌های پیچیده و متغیر را تفسیر کنند. این نوآوری‌ها در کنار هم، چشم‌اندازی را ایجاد می‌کنند که در آن پوست بیش از یک نقطه تماس می‌شود و به کانالی برای جریان اطلاعات دو طرفه تبدیل می‌شود.

با تکیه بر این مفهوم، مطالعه‌ای در Advanced Functional Materials یک وصله نرم و شبیه به پوست را معرفی می‌کند که لمس را به متن تبدیل می‌کند و بازخورد متن را از طریق پوست ارائه می‌دهد.

این دستگاه، حسگرهای یون‌ترونیک(iontronic)، مدارهای انعطاف‌پذیر، ماژول‌های ارتعاش فشرده و یک مدل هوش مصنوعی آموزش‌دیده برای تشخیص الگوهای فشار را ترکیب می‌کند. این دستگاه یک حلقه کامل دو طرفه ایجاد می‌کند که قادر به نمایش تمام ۱۲۸ کاراکتر ASCII صرفاً از طریق لمس است.

این وصله از یک مدار مسی کشسان روی پلی‌آمید استفاده می‌کند که بدون شکستن خم می‌شود، می‌پیچد و کشیده می‌شود. یک لایه سیلیکونی نرم آن را انعطاف‌پذیر نگه می‌دارد، در حالی که سختی پوست‌مانند ۴۳۵ کیلوپاسکالی و یک چسب سیلیکونی، پوشیدن و برداشتن آن را راحت می‌کند.

حسگر اصلی آن یک آرایه یون‌ترونیک است که در آن یک لایه کاغذ برنجی با روکش ژل، هنگام فشار دادن، ظرفیت خازنی را تغییر می‌دهد. یک الکترود مسی این تغییرات را تشخیص می‌دهد و لمس را به سیگنال‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند.

استفاده از حسگرها و الگوهای ارتعاشی

این وصله با شکستن هر کاراکتر ASCII به چهار بخش، متن را رمزگذاری می‌کند که هر حسگر نشان‌دهنده یک بخش دو بیتی است. تعداد فشارها روی یک حسگر در یک زمان کوتاه، مقدار بخش را تعیین می‌کند. برای ارائه بازخورد، سیستم پالس‌های ارتعاشی ارسال می‌کند که در آن هر محرک تعداد مشخصی از دفعات مربوط به بخش خود را می‌لرزاند. این یک روش ارتباط لمسی ایجاد می‌کند که مستقیماً با ASCII همسو است.

محققان به جای جمع‌آوری مجموعه داده‌های عظیم، یک مدل ریاضی از رفتار فشردن ساختند. هر فشار دارای چهار مرحله افزایش، اوج، کاهش و بازگشت است و تغییرات در نیرو، مدت زمان و تعداد فشارها برای تولید داده‌های مصنوعی که سیگنال‌های حسگر واقعی را تقلید می‌کنند، نمونه‌برداری می‌شوند.

این وصله به دو روش آزمایش شده است. در یکی، کاربر با چند بار فشار دادن، کلمه «برو» را تایپ می‌کند و رایانه متن را رمزگشایی می‌کند و همزمان تأیید لمسی را ارسال می‌کند و اجازه می‌دهد تعامل بدون نگاه کردن انجام شود.

در روش دیگر، وصله یک بازی مسابقه‌ای را کنترل می‌کند که در آن، فشار دادن، ماشین را هدایت می‌کند و شدت لرزش، فاصله تا وسایل نقلیه نزدیک را نشان می‌دهد و لرزش‌های قوی‌تر، اشیای نزدیک‌تر را نشان می‌دهند.