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[导读] 美国莱斯大学(Rice University)以及贝勒医学院(Baylor College of Medicine)正携手开发一款“多功能超感官传感器”(Versatile Extra-Sensory Transducer;VEST),为可穿戴设备带来一种全新的触觉形式,使

 美国莱斯大学(Rice University)以及贝勒医学院(Baylor College of Medicine)正携手开发一款“多功能超感官传感器”(Versatile Extra-Sensory Transducer;VEST),为可穿戴设备带来一种全新的触觉形式,使其除了满足最初的目标——让听力重度障碍者能够透过身体振动来“感觉”并了解语音以外,还能发掘更多新应用。

这项VEST计划由莱斯大学博士研究生Scott Novich、贝勒医学院感知与行动实验室总监David Eagleman以及莱斯大学计算机工程系兼任助理教授等人共同开发,可说是一项电子与神经科学巧妙结合的产物。Eagleman的研究专注于人脑如何建构 感知,他的研究主题还包括了”感官置换”(sensory substitution),使感官数据可经由独特的感觉通道来提供。

根据几十年来的研究显示,无论是采用哪一种感官通道,我们的大脑都能够适应和学习,从不明显的感官输入(例如透过触摸阅读盲文)撷取有意义的信息,而VEST正是基于这样的论点加以扩展。

 

 

在去年于休斯顿的“触觉IEEE研讨会”中,Novich发表一篇主题为《VEST:专为听障者设计的振动触觉替代设备》(VEST: A Vibrotactile Sensory Substitution Device for the Deaf)的研究论文,并展示一款可穿戴式背心,背心中装载了一个布满整个衣料的小质量马达网络。

用户可透过Android智能手机撷取环境中迎面而来的语音,录制后压缩并透过蓝牙以20ms的音频频框串流至背心中。0至4kHz的音频范围被分成24个频段,并分别对应至特定的振动马达,使每一音频映像至穿戴者躯干,从实现独特且复杂的振动模式。

你可能直觉认为这些触觉模式的设计与实际的声波有关,就像我们的躯干在一个发出巨响的喇叭前也会产生振动一样。但其实不然,小质量马达在整个躯干上的实际布 局并不重要,但它所产生的整个触觉效果是全新且未曾被探索过的,这种模式过于复杂是人们无法感觉到转化过程的一种振动形式。

然而,针对完全失去听力的听障受测者进行初步试验显示,经过几个小时的训练后,所区别的振动模式与理解的单独字词存在一致关系。

“以 VEST设计这种小型马达网络并没有什么基本原则,”Novich表示,“因为我们的皮肤上都有感官受体,只要致动器彼此之间存在足够的距离而能独立作业,那么放在哪里都不成问题。所以,只要彼此不要放的太靠近即可。例如采用逻辑布局以简化或加速训练的条件也仍适用。但我们能以这样的方式为声音进行转 码,让所有的信息到达脑部。”

最后这一点尤其重要,虽然透过感官置换,但这能让大脑弄清楚卯有的意义。以目前来看,24个特定频率的小型马达接收3位输入(8种不同的振动级),虽然不多但足以拥有可辨别的所有语音信息(重点即在于保持间距)。

 

 

为了进一步比较,Novich指出,“如果以计算来看,它超过了10-20ms,这大约是3,000bit/s或低比特率语音编译码器(Codec)。”至于致动器的数目,研究人员们设定24作为实际的实验建置,以便于产生可利用的结果。

“当然适用的数量越多越好,才能提供更多的信息以及更少压缩,但你必须弄清楚如何进行连接,而且还要斟酌最佳的能量与重量平衡,”Novich补充说。

如今,这种新型背心还找到了深入其他应用的方式,例如它可为任何种类的数据进行转码,而不再仅限于人体的感官数据。

事实上,穿戴这种触觉背心后,穿戴者将会不自觉地学会任各种机器资料,以及根据训练学到的辨识或诠释模式来理解其意义,使得VEST成为真正通用的“数据-人脑”编解码器机器。

“此外,飞机的飞行员也可以不必让眼睛一次专注在许多不同元素上,他们可以从驾驶舱接收完整的飞行资料,透过身体感受整套系统,以普遍的直觉感受飞行的情况,”Novich说。

在莱斯大学电子与计算机工程学研究所学生的协助下,研究人员们现正利用高达40个压电致动器来进行更先进的设计——一款专为听障者设计的更轻且较不引人注意的穿戴设备。相较于当今听障人士所用的“人工电子耳”,这款新式的VEST拥有具竞争力的价格优势,而且还可嘉惠其他更多应用。

“我们的原型已经相当接近于商用化阶段了,”Novich说,该校实验室最近刚成立一家新公司——Neosensory,现在正在筹措资金以期完成最后的开发作业,使产品尽快上市。

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