Ми присутні при зародженні технологій, побудованих на дотику. Це і рукавички з екзоскелетом, здатні дозувати зусилля і реагувати на контакт, це і роботи-хірурги з дистанційним керуванням, і сенсорні екрани, готові відповісти вашій руці на її дотик. Давайте ж обміняємося рукостисканнями з цим віртуальним світом!
Переді мною на столі пристрій, який і язик якось не повертається назвати «джойстиком», хоча по суті це він, той самий інтерфейс. Втім, той, та не зовсім - тепер це витончений зразок нового механізму, якому судилося змінити сам характер спілкування між людиною і машиною. Ми знаходимося в лабораторії мікродинамічних систем у Піттсбурзі, в Університеті Карнегі-Меллон, а інтерфейс, що стоїть перед нами, називається так: «хептичний пристрій на принципі магнітної левітації». Апарат викрався в чашеобразній лунці посеред столу. Його пластикова рукоятка стирчить посеред яскраво розфарбованих червоних і синіх магнітних вкладишів. На дотик пристрій відповідає ледь помітним гудінням і підрагуванням.
Маленький сферичний курсор на моніторі парить над рівниною, утиканою якимись невеликими кострубатими конусами. За допомогою джойстика я можу обстежити тривимірний ландшафт ніби на дотик. Якщо я натисну на джойстик зверху вниз, крихітна літаюча сфера скине висоту. Ось я вже тягну свою кульку прямо по вухабистій скелястій рівнині, і рукоятка зачіпає в долоні. На диво весело і смішно. Мене трясе, доки я тягнусь над купкою пірамідок, потім плавно ковзаю над рівниною і тут - бемц! - врізаюся в масивну стінку. Я відчуваю, як джойстик пручається моїй руці. Кожна ділянка в цій віртуальній грі - ігровий майданчик зі своєю власною фактурою, і хептичний контролер якось примудряється переводити текстуру поверхні в таку поведінку джойстика, яку ви можете відчути власною рукою. З усіх даних нам почуттів найбільше ми схильні ігнорувати зобов'язання, але тепер техніка дісталася і до нього.
Хептика - це величезний світ з безмежними перспективами. Від областей науки і техніки, пов'язаних з почуттям зобов'язання, тягнуться практичні застосування, що впроваджуються в усі сфери життя - від портативних електронних пристроїв до роботів з дистанційним управлінням. Однак за межами науково-інженерної спільноти поки ще з цим напрямком практично ніхто не знайомий. «Люди навіть не знають такого слова - хептика», - каже Ральф Холліс, керівник лабораторії мікродинаміки. Ми вже розпещені електронними пристроями, здатними радувати і здивовувати око і вухо майже невідличною імітацією дійсності, і на цьому тлі приділом хептики представляються відносно нехитрі сфери застосування - погромихуючі пульти для відеоігор да віброзуммери, що передують в мобільнику звичайний звуковий сигнал. "Тільки зараз настав час перейти від простих клавіатур і механічних перемикачів до сенсорних екранів та інших поверхонь, що реагують на дотик, - говорить Майк Левін, віце-президент каліфорнійської компанії Immersion, що спеціалізується на випуску хептичних інтерфейсів. - Колись ми втратили зв'язок зі світом тактильних відчуттів, а тепер настав час повернути його ". Крім того, навколо з'являється безліч ігор і соціальних мереж, щедро прикрашених красивими тривимірними декораціями, - в них вже важко орієнтуватися, спираючись тільки на почесний екран.
Якщо схрестити хептику з останніми досягненнями робототехніки, ми отримаємо відмінні тренажери для лікарів - вони дозволять напрацьовувати у віртуальному середовищі найтонші навички складних операцій. Сенсорний зворотний зв'язок стає все більш чітким, ще трохи, і ця технологія розкриє нові можливості перед дистанційно керованими апаратами, дозволить з більшою впевненістю маневрувати і функціонувати в далекій, незвичній обстановці. Для успішної роботи хептичних механізмів від інженерів потрібне тонке налаштування безлічі датчиків, приводних механізмів, магнітів і моторчиків, здатних імітувати ті фактури і дотики, які дозволяють на дотик пробиратися по навколишньому нас світу.
Мистецтво дотику
Хептичний пристрій, який ми бачили в лабораторії мікродинаміки в Карнегі-Меллон, побудований на принципі магнітної левітації і налагоджений настільки точно, наскільки це можливо при нинішньому рівні технології. Система магнітних зв'язків дає миттєву реакцію - без люфтів і запізнювань, настільки характерних для механічних систем силового зворотного зв'язку. Дані по координатах і зусиллях оновлюються 3000 разів на секунду. Пристрій демонструє відносно високу жорсткість - близько 400 Н на 1 см, тобто вам не вдасться не помітити, коли ваш курсор упреться в перешкоду. Єдиний недолік - обмежений діапазон зміщень. Плаваючий джойстик здатний зсуватися тільки на 1 см в кожному напрямку і нахилятися всього на 140. Коротше, розмах рухів аналогічний тим, які ми робимо, коли пишемо олівцем по паперу.
За словами Холліса, пристрій створено виключно для лабораторних потреб, хоча загальне значення цих досліджень виходить далеко за рамки комп'ютерно-наукових додатків. "Під прапором хептики об'єдналися дослідники з трьох різних наукових дисциплін, - говорить він. - Це інженери, чия справа конструювати нові механізми, математики, що розробляють ефективні алгоритми, і психологи, які намагаються зрозуміти, як же насправді діє почуття зобов'язання ".
Психолог Роберта Клацкі, колега Холліса по Карнегі-Меллон, використовує цей магнітолевітаційний хептичний пристрій для власних досліджень. Вона тестує добровольців, з'ясовуючи, як людині властиво сприймати такі відчуття, як, наприклад, шорсткість поверхні. Клацання виконано найбільш райдужних надій щодо потенційних можливостей у використанні хептичного зворотного зв'язку. Ось що вона говорить про застосування цієї технології при торгівлі через інтернет: «Перш ніж замовити тканину і оплатити її електронною поштою, ви зможете спробувати матеріал на дотик». Більш того, «хептика дозволить формувати такі обережні відчуття, які, живучи в нашому матеріальному світі, ви б ніколи не змогли пережити».
Технологія, яку можна помацати
У побутовій електроніці тактильний зворотний зв'язок повинен виглядати переконливо для користувача і не суперечити самому характеру пристрою. Почуття дотику ділиться на дві категорії - це тактильні відчуття через поверхню шкіри (так ми відчуваємо пупирчату фактуру баскетбольного м'яча) або більш глибокі кінестетичні імпульси, що надходять від м'язів і сухожиль (так сприймається удар по бейсбольному м'ячу, коли бита у нас в руках). Вже є таке спорядження для відеоігор (наприклад, куртка TN Games 3rd Space і шолом HXT), де відчуття другого роду імітуються вбудованим повітряним компресором - коли літаюча з екрану куля потрапляє в гравця, він для переконливості отримує в голову повітряний імпульс під тиском в пару атмосфер. Втім, сучасні дослідження в цій області зосереджені на тому, як переконати пальці, що торкаються сенсорного екрану, в наявності кнопок, яких насправді немає.