Новое исследование выявило у людей «седьмое чувство», позволяющее ощущать предметы на расстоянии
Это первое сообщение о дистанционном осязании у человека. Оно меняет наше понимание человеческого восприятия мира и может найти применение в робототехнике и вспомогательных технологиях, включая исследования, поисково-спасательные операции и археологию.
Исследователи из Университета королевы Марии в Лондоне и Университетского колледжа Лондона обнаружили доказательства того, что люди обладают ранее неизвестной сенсорной способностью, известной как дистанционное осязание. Это относится к способности обнаруживать объекты без прямого контакта — навык, уже задокументированный у некоторых видов животных.
Осязание у человека обычно описывается как чувство ближнего действия, зависящее от физического контакта. Однако исследования восприятия животных начали оспаривать это предположение. Некоторые прибрежные птицы, включая куликов и ржанок, могут находить добычу, зарытую в песок, ощущая едва заметные механические возмущения в песчинках вокруг нее (du Toit et al. 2020; de Fouw et al. 2016). Этот процесс, известный как дистанционное осязание, основан на обнаружении крошечных изменений давления и движения, передаваемых через зернистые материалы, когда что-то поблизости смещается.
Чтобы проверить, обладают ли люди схожей способностью, исследовательская группа провела эксперименты, результаты которых были представлены на Международной конференции IEEE по развитию и обучению (ICDL). Участникам было предложено осторожно провести пальцами по песку, чтобы найти спрятанный куб, прежде чем физически прикоснуться к нему.
Результаты показали, что люди могут надежно предчувствовать присутствие объекта, демонстрируя способность, сравнимую с той, что наблюдается у прибрежных птиц, несмотря на отсутствие у людей специализированных анатомических структур, которые птицы используют для этой задачи.
Результаты показывают, что человеческие руки обладают большей чувствительностью, чем ожидалось.
Дальнейший анализ показал, почему это возможно. Моделируя лежащие в основе физические процессы, исследователи обнаружили, что человеческая рука гораздо чувствительнее, чем считалось ранее. Участники смогли воспринимать чрезвычайно малые изменения в песке, вызванные зарытым объектом. Этот уровень чувствительности приближается к теоретическому физическому пределу обнаружения механических отражений в зернистом материале, где движущийся песок незаметно меняет направление или сопротивление при столкновении со стабильной поверхностью под ним.
Кто лучше справляется с дистанционным тактильным восприятием: люди или роботы?
При сравнении результатов работы человека с результатами работы роботизированного тактильного датчика, обученного с использованием алгоритма долговременной кратковременной памяти (LSTM), люди достигли впечатляющей точности в 70,7% в пределах ожидаемого диапазона обнаружения. Интересно, что робот мог обнаруживать объекты в среднем с немного больших расстояний, но часто выдавал ложные срабатывания, что дало лишь 40% общей точности.
Эти результаты подтверждают, что люди действительно могут ощущать объекты до физического контакта, что является удивительной способностью для чувства, обычно связанного с объектами, которые вступают с нами в прямой контакт. И люди, и роботы показали результаты, очень близкие к максимальной чувствительности, предсказанной с помощью физических моделей и перемещения.
Почему это исследование важно?
Это исследование показывает, что люди могут обнаруживать объекты, зарытые в песок, до фактического контакта, расширяя наше понимание того, насколько далеко может распространяться чувство осязания. Оно предоставляет количественные доказательства тактильного навыка, ранее не задокументированного у людей.
Результаты также предлагают ценные ориентиры для улучшения вспомогательных технологий и тактильного восприятия роботами. Используя человеческое восприятие в качестве модели, инженеры могут проектировать роботизированные системы, которые интегрируют естественную чувствительность к прикосновению для реальных задач, таких как зондирование, раскопки или поисковые задачи, где зрение ограничено.
Каковы более широкие последствия?
Элизабетта Версаче, старший преподаватель психологии и руководитель лаборатории Prepared Minds в Университете королевы Марии в Лондоне, которая разработала эксперименты на людях, сказала: «Это первый случай изучения дистанционного прикосновения у людей, и это меняет наше представление о перцептивном мире (то, что называется «рецептивным полем») у живых существ, включая людей».
Чжэнцзи Чен, аспирант Лаборатории передовой робототехники в Университете королевы Марии в Лондоне, сказал: «Это открытие открывает возможности для разработки инструментов и вспомогательных технологий, расширяющих возможности человеческого тактильного восприятия. Эти данные могут послужить основой для разработки передовых роботов, способных выполнять деликатные операции, например, находить археологические артефакты без повреждений или исследовать песчаные или зернистые поверхности, такие как марсианская почва или дно океана. В более широком смысле, это исследование прокладывает путь к системам, основанным на тактильном восприятии, которые сделают скрытое или опасное исследование более безопасным, интеллектуальным и эффективным».
Лоренцо Джамоне, доцент кафедры робототехники и искусственного интеллекта в Университетском колледже Лондона, сказал:
«Что делает это исследование особенно интересным, так это то, как исследования с участием людей и роботов взаимно дополняли друг друга. Эксперименты с людьми направляли подход робота к обучению, а результаты работы робота предоставляли новые перспективы для интерпретации данных, полученных от людей. Это отличный пример того, как психология, робототехника и искусственный интеллект могут объединиться, демонстрируя, что междисциплинарное сотрудничество может способствовать как фундаментальным открытиям, так и технологическим инновациям».
