恐怖谷效應(yīng)會(huì)隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)而被超越嗎？

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機(jī)器人見(jiàn)多了，你見(jiàn)過(guò)這種嗎？

帶有電子毛發(fā)，可以感知甚至預(yù)測(cè)觸摸方向。

是的，就像人類一樣。

雖然有點(diǎn)“黑科技”，但是開(kāi)姆尼茨理工大學(xué)納米電子材料系統(tǒng)教授、材料、結(jié)構(gòu)和納米膜集成研究中心（MAIN）科學(xué)主任Oliver G. Schmidt教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)探索出了一種新的途徑來(lái)開(kāi)發(fā)極其敏感和方向相關(guān)的3D磁場(chǎng)傳感器，該傳感器可以集成到電子皮膚系統(tǒng)（有源矩陣）中。

該團(tuán)隊(duì)使用了一種全新的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)3D設(shè)備陣列的小型化和集成，并朝著模仿人類皮膚的自然觸感邁出了重要一步。

MAIN施密特教授研究小組的博士生、該研究的作者Christian becker說(shuō)：“我們的方法允許在3D中的空間布置功能傳感器元件，可以在并行制造過(guò)程中大規(guī)模生產(chǎn)。這樣的傳感器系統(tǒng)很難通過(guò)已建立的微電子制造方法生成。”

相關(guān)研究登上了最新一期的Nature Communications雜志。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-29802-7

折紙技術(shù)將3D傳感器與微電子電路集成

研究團(tuán)隊(duì)提出的傳感器系統(tǒng)的核心是所謂的各向異性磁阻（AMR）傳感器。

AMR傳感器主要用于確定磁場(chǎng)的變化，目前多用于汽車中的速度傳感器，或確定各種機(jī)器中運(yùn)動(dòng)部件的位置和角度。

為了開(kāi)發(fā)高度緊湊的傳感器系統(tǒng)，研究人員利用了所謂的“微型折紙工藝”（micro-origami process）。該過(guò)程用于將AMR傳感器組件折疊成三維架構(gòu)，可以解析三維的磁場(chǎng)矢量場(chǎng)。微型折紙?jiān)试S大量微電子元件安裝在狹小的空間中，并將它們排列成任何傳統(tǒng)微加工技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的幾何形狀。

“微型折紙工藝開(kāi)發(fā)于20多年前，很高興看到這種技術(shù)的全部潛力現(xiàn)在可以用于新型微電子應(yīng)用。”O(jiān)liver G. Schmidt教授感嘆到。

研究團(tuán)隊(duì)將3D微型折紙磁傳感器陣列集成到單個(gè)有源矩陣中，其中每個(gè)單獨(dú)的傳感器都可以通過(guò)微電子電路方便地尋址和讀取。

“有源矩陣磁傳感器與自組裝微型折紙架構(gòu)的結(jié)合是一種全新的方法，可將高分辨率3D傳感系統(tǒng)小型化和集成。”Daniil Karnaushenko博士表示，他對(duì)項(xiàng)目中的概念、設(shè)計(jì)和實(shí)施都做出了決定性貢獻(xiàn)。

微小的毛發(fā)實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)和感知觸摸方向

據(jù)了解，該研究團(tuán)隊(duì)已成功地將帶有磁根細(xì)毛的3D磁場(chǎng)傳感器集成到人造電子皮膚中。

電子皮膚由彈性材料制成，其中嵌入了電子設(shè)備和傳感器，這類似于與神經(jīng)交織的有機(jī)皮膚。

當(dāng)頭發(fā)被觸摸和彎曲時(shí)，底層的3D磁傳感器可以檢測(cè)到磁根的運(yùn)動(dòng)和確切位置。也就是說(shuō)，傳感器矩陣不僅能夠記錄頭發(fā)的裸露運(yùn)動(dòng)，還可以確定運(yùn)動(dòng)的確切方向。與真實(shí)的人類皮膚一樣，電子皮膚上的每一根頭發(fā)都成為一個(gè)完整的傳感器單元，可以感知和檢測(cè)附近的變化。

3D磁傳感器與磁發(fā)根之間的實(shí)時(shí)磁機(jī)耦合通過(guò)電子皮膚系統(tǒng)提供了一種新型的觸敏感知。當(dāng)人類和機(jī)器人緊密合作時(shí)，這種能力非常重要。例如，機(jī)器人可以在有意接觸或意外碰撞即將發(fā)生之前，提前感知與人類同伴的交互，并提供許多細(xì)節(jié)。

機(jī)器人的擬人化

近年來(lái)，機(jī)器人的擬人化逐漸成為新的發(fā)展趨勢(shì)。

比如英國(guó)Engineered Arts團(tuán)隊(duì)去年推出的機(jī)器人Ameca，團(tuán)隊(duì)稱之為“機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)一面”，代表了人類機(jī)器人技術(shù)的更高水準(zhǔn)。

看看這宛如CG一樣的動(dòng)作表情，難怪不少網(wǎng)友都想到了恐怖谷效應(yīng)。

據(jù)了解，機(jī)器人的硬件和軟件都是模塊化運(yùn)行的，很容易進(jìn)行升級(jí)迭代，也可以獨(dú)立運(yùn)行，也就是說(shuō)，有時(shí)候我們甚至不需要一個(gè)完整的機(jī)器人，可以只控制頭部，或者手臂，就能完成需求。

項(xiàng)目組介紹，AI目前通常還只是代碼層面的內(nèi)容，不像栩栩如生的機(jī)器人成品那樣能體現(xiàn)出戲劇性。但在軟件層面，有了AI程序和硬件層面的仿真表情技術(shù)積累，Ameca可以與任何人建立即時(shí)的融洽關(guān)系。

目前Ameca的全套運(yùn)動(dòng)設(shè)備還僅限于上半身，下半身仍在開(kāi)發(fā)中。

除此之外，2021年，美國(guó)的創(chuàng)意機(jī)器實(shí)驗(yàn)室（CreativeMachines Lab At Columbia Engineering）發(fā)表了關(guān)于EVA機(jī)器人的研究。這種新型機(jī)器人擁有一張柔軟而富有表現(xiàn)力的臉，可以對(duì)微笑等表情做出回應(yīng)。

據(jù)了解，團(tuán)隊(duì)使用了3D打印來(lái)制造零件，這些精準(zhǔn)復(fù)雜的零件與EVA的頭骨無(wú)縫結(jié)合在一起。經(jīng)過(guò)數(shù)周調(diào)試，EVA可以做出微笑、皺眉或是看起來(lái)心煩意亂的表情，這些表情具有一定真實(shí)性。隨后，研究人員開(kāi)始指導(dǎo)EVA使用人工智能對(duì)面部運(yùn)動(dòng)進(jìn)行編程，通過(guò)“觀看”表情類視頻，通過(guò)人工智能“閱讀”他人表情，然后反映在自己“臉”上。

就像這樣：

1970年，描繪人類對(duì)機(jī)器人和非人類物體感覺(jué)的恐怖谷效應(yīng)問(wèn)世。該理論指出，如果一個(gè)實(shí)體“不夠擬人”，那它的類人特征 （如毛絨娃娃的臉部）就會(huì)顯眼并且容易辨認(rèn)，容易獲得人類的好感。相反，如果一個(gè)實(shí)體“足夠擬人”，那它的非類人特征就會(huì)成為顯眼的部分，在人類觀察者眼中產(chǎn)生一種古怪的感覺(jué)。

如今，隨著科技的進(jìn)步，基于恐怖谷效應(yīng)，在比人型機(jī)器人更加擬真的領(lǐng)域，一些研究成果都會(huì)被劃入恐怖谷的底端，給人那種毛骨悚然的感覺(jué)。

但或許未來(lái)某天，恐怖谷效應(yīng)會(huì)隨著技術(shù)的開(kāi)發(fā)而被超越，對(duì)此我們拭目以待。

相關(guān)報(bào)道：

https://www.theengineer.co.uk/content/other/artificial-hairs-provide-added-sensitivity-to-e-skin

https://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-10781647/Scientists-developing-robot-electronic-HAIRS-mimic-natural-touch-human-skin.html

本文來(lái)自微信公眾號(hào) “大數(shù)據(jù)文摘”（ID：bigDataDigest），作者：Caleb，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

本文標(biāo)題：科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)帶有電子毛發(fā)的機(jī)器人，可模仿人類皮膚觸感，甚至感知預(yù)測(cè)觸摸方向
鏈接分享：http://www.js-pz168.com/article24/scdsce.html

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