Создана «умная кожа», которая превращает прикосновения в текст: видео
Исследователи представили новое носимое устройство, которое позволяет отправлять текстовые сообщения с помощью прикосновений, полностью обходясь без дисплеев и клавиатур. Работа, опубликованная в Advanced Functional Materials, демонстрирует, как сочетание мягких материалов и искусственного интеллекта создает полноценный канал двусторонней коммуникации через кожу.
Что мешает современным гаджетам понимать касания
Человеческая кожа способна чувствовать едва заметные движения и силу нажатий, а также синхронизацию между ними. Современные гаджеты распознают лишь легкие касания, свайпы и жесты, игнорируя богатство тактильной информации. Ранее ученые пробовали носимые сенсоры, перчатки и браслеты, отслеживающие давление, но многие решения были слишком жесткими, ограниченными по функционалу или неспособными передавать детальную обратную связь.
Проблема усложняется еще и тем, что цифровой текст представлен в кодировке ASCII из 128 символов. Каждый символ нужно «закодировать» в тактильный сигнал так, чтобы его можно было различить исключительно осязанием, без визуальной или звуковой подсказки.
Пластырь, который умеет передавать текст
Новое устройство сочетает гибкие ионно-тронные датчики, эластичные медные схемы, компактные вибрационные модули и алгоритмы ИИ, которые обучены распознавать нажатия.
«Это создает полный двусторонний цикл, способный отображать все 128 символов ASCII исключительно через прикосновения», — отмечают авторы исследования.
Патч или «умная кожа» представляет собой многослойную конструкцию: эластичная медная схема закреплена на полиимидной основе, которая сгибается, скручивается и растягивается без повреждений. Сверху мягкий силиконовый слой с жесткостью около 435 кПа, сопоставимой с кожей, и силиконовый клей обеспечивают удобство ношения и снятия. Основной датчик — ионно-тронная матрица с гелевым слоем, который меняет емкость при нажатии, а медные электроды фиксируют эти изменения и превращают их в измеряемые сигналы.
Кодирование текста через прикосновения
Система разбивает каждый символ ASCII на четыре сегмента. Каждый датчик соответствует двухбитному сегменту, а число нажатий за короткий интервал определяет его значение. Обратная связь осуществляется вибрационными импульсами: каждый исполнительный механизм вибрирует определенное количество раз в соответствии с кодом сегмента, создавая ощутимый паттерн, который пользователь может интерпретировать наощупь.
Чтобы упростить обработку данных, разработчики создали математическую модель нажатия, включающую четыре фазы: подъем, пик, спад и возврат. На основе силы, длительности и частоты нажатий генерируются синтетические данные, имитирующие реальные сенсорные сигналы.
Две демонстрации возможностей
Патч показал себя в двух сценариях. В первом случае пользователь набирает сообщение «Вперед!», а компьютер декодирует текст и посылает тактильное подтверждение, позволяя взаимодействовать без визуального контроля. В другом варианте устройство управляет гоночной игрой: нажатия перемещают автомобиль, а сила вибраций сигнализирует о расстоянии до препятствий, создавая реальное тактильное ощущение дистанции.
«Тактильная обратная связь через кожу превращает ее в полноценный канал взаимодействия», — комментируют исследователи.
Применение мягких материалов и ИИ открывает новые возможности для взаимодействия с цифровыми устройствами, делая технологии более естественными, доступными и гибкими. Такой подход может изменить носимые гаджеты, виртуальную реальность, игровые интерфейсы и средства коммуникации для людей с нарушениями зрения или слуха.
