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计算机触觉技术让虚拟世界从此可触摸 专家访谈(图) ? 　　核心提示 　　计算机触觉技术渐渐走入我们的生活，IBM（国际商业机器）公司甚至预测未来几年内，将会把这项技术广泛应用到电脑上。比如在线购物时，商家将使用触觉技术让客户提前“触摸”商品：购物者在有衣物图像的屏幕上滑动手指，系统就可以模拟出衣物的纹理，使客户感受到商品的质地。这将会为我们的生活带来很多的方便。计算机触觉技术是如何让我们坐在家里就能“触摸”世界的？这项技术将在哪些领域得到应用？未来会朝着什么样的方向发展？ 　　在中国人心中，每年央视春节联欢晚会都是一桌充满话题的文化 “年夜饭”，春晚应用的新科技也会成为人们谈论的焦点。今年春晚利用电脑模拟制造的视觉效果，让不少观众眼前一亮，计算机增强现实技术就此成为科技迷关注的热点。增强现实技术实际上是一种借由计算机制造出一个虚拟世界，让使用者获得身临其境感觉的新技术，视觉增强只是其中的一个分支。很快，包括视觉、听觉、味觉、嗅觉在内的多感官模拟技术，也将成为未来计算机发展的主要方向。今天我们请专家谈一谈上述感官模拟技术中最为令人惊奇的计算机触觉技术。 　　计算机触觉交互技术可实现“隔空”探物 　　辽宁日报：王教授，计算机触觉技术都能模拟哪些感觉体验？ 　　王党校：计算机触觉或称触（力）觉交互技术，可以使操作者通过运动或力等形式感知虚拟环境中物体的粗糙度、纹理、温度、振动和刚度、硬度、重量以及操作力等丰富的外界环境信息，从而使操作者体验到如同操作真实物体的触（力）觉感知效果。 辽宁日报：您能具体介绍一下这项技术的工作原理吗？ 　　王党校：好的。计算机触觉系统由触（力）觉反馈设备、虚拟交互环境以及操作者构成。操作者直接操作触（力）觉反馈设备，虚拟交互环境根据映射的操作者的运动信息（如位置、速度）以及虚拟交互场景进行碰撞检测和触（力）觉渲染等计算，触（力）觉反馈设备将渲染的反馈力施加或作用于操作者。 　　总体说来，创造触觉系统有多种方法。虽然它们看上去可能差别很大，但是大都有两个非常重要的共同点——当操纵者的虚拟形象与物体发生交互作用时决定力度大小的软件，以及可以将作用力反馈给操纵者的设备。软件进行运算的过程被称作触觉再现。比如，可以用多面体模型来模拟虚拟世界中的物体，这些三维模型可以准确刻画出许多形状，也可以通过模拟作用力与物体不同面的接触效果，来计算触摸数据。这种三维物体可以模拟出各类表面材质，上面提到的网购时，客户可“隔空”感受衣服的质地应用的就是这种原理。 　　辽宁日报：从可以提供反馈信息、能够与人互动这个角度来看，计算机触觉设备很像是一个机器人。 　　王党校：确实是这样。计算机触觉技术是机器人科学技术中的重要分支。计算机将人类的脑力加以延伸，互联网使人类的交流打破了空间界限，机器人将“延长”人类的手，使人类的体力超越空间的界限。随着机器人技术的发展，各种领域中机器人将成为人类的帮手和“代理”，机器人和互联网的结合使得人类的脑力和体力得到空前的增长，必将大大提高人类生产效率和生活质量。 　　应用领域十分广泛未来生活无“触”不在 　　辽宁日报：计算机触觉技术包含的信息是否可以像视频音频文件一样，被我们下载使用？ 　　王党校：这应该是不难做到的。在我参加的2012年IEEE触（力）觉研讨会上，很多外国研究人员已经基于录制播放的思想研究出了一些设备。比如科学家玛格丽特·玛吉奥等人研制了视觉听觉触觉联合的训练系统，用来培训医学院学生进行牙齿龋坏组织的感受体验。这种系统，在一个改进的牙科探针上安装了一个小型振动传感器和振动电机。在录制阶段，首先由医生用探针探诊牙齿龋坏组织和刮磨龋齿表面等操作，通过振动传感器记录探针的振动信号，通过麦克风和摄像头同步记录声音和操作过程。在播放阶段，学生手持探针，可以同时获得视觉听觉触觉的反馈，从而更直观地体会牙齿龋坏组织的操作感受。如果稍加整合加工，将视觉听觉触觉信息数据发到网上，那么人人都可以下载使用这样的资源。 　　辽宁日报：想必计算机触觉技术未来会在生活中得到广泛使用。然而我们更关心的是它最近的应用都有哪些，您能为我们介绍一下吗？ 　　王党校：计算机触觉技术与计算机图形学、触觉心理学和机器人技术密切相关。目前，计算机触觉技术的研究和应用领域主要集中在：手术模拟、机器人主从控制、产品虚拟样机设计、游戏和娱乐、科学计算可视化等。 辽宁日报：请您具体谈一谈。 　　王党校：好的。这项技术应用于医疗领域，可以构建虚拟现实的手术模拟和培训系统，从而提高手术培训的逼真度和降低成本。实际上，世界上很多国家的大学、研究所都已经从不同角度开展了其在医学领域的研究。比如，加州大学伯克利分校的研究人员开发出了一种新的触觉虚拟现实系统，模拟工具与软组织交互的手术过程，并且作为操作接口控制手术机器人实现微创手术。