Новая технология от ТГУ: виртуальная реальность с физическими ощущениями
Группа ученых-радиофизиков Томского государственного университета (ТГУ) создала прототип программно-аппаратного комплекса виртуальной реальности, позволяющего передавать пользователю тактильные ощущения. Эта технология найдет применение в виртуальных играх и в системах управления роботами. Испытания на добровольцах планируются по завершении режима самоизоляции.
Сведения о работе над созданием прибора, который смог бы стимулировать у человека ощущение прикосновений и даже ударов, ученые ТГУ обнародовали в апреле 2018 года. В ее основу легли данные по экспериментально полученным вибротактильным фантомным ощущениям, которые опубликовал нобелевский лауреат Дьёрдь фон Бекеши (György von Békésy), и итоги работ по формированию феномена фантомных ощущений при электротактильной стимуляции, выполненных рядом ученых НИИ «Сибирский физико-технический институт» при ТГУ.
По словам самих авторов, на создание прибора их вдохновила разработка белорусской компании TeslaSuit – костюм для полного погружения в виртуальную реальность. Оборудованный системой захвата движения и обратной тактильной связью на основе электростимуляции, климат-контролем и биометрическими датчиками, он способен имитировать такие воздействия, как попадание пуль, удары ножом и взрывы – все, что так популярно в современных виртуальных играх.
В течение двух лет ученые ТГУ планировали разработать программно-аппаратный комплекс, способный воздействовать на человека с помощью электрических импульсов. По словам автора проекта, комплекс будет состоять из блоков управления, генерации и матрицы коаксиальных электродов. Габариты прибора будут довольно компактны, вес не превысит 1,8 кг, а сам он будет работать без подключения к электросети. В отличие от имеющихся аналогов, он будет воздействовать с помощью электроимпульсов не на мышцы, которые устают от длительного воздействия, а исключительно на кожу человека, и подстраиваться под каждого носителя индивидуально, в частности, с учётом текущего уровня электрического сопротивления его кожных покровов.
Как комментировал один из авторов разработки, студент-радиофизик Андрей Косторной, устройство будет воздействовать на определенную область кожи электрическими сигналами с заданными пространственно-временными параметрами. Генерируемые при этом паттерны нервной активности, поступая в мозг, сформируют фантомные иллюзорные ощущения. Когда человек трогает какой-либо предмет, в голове уже сохранен образ этого воздействия, и при обработке приходящего сигнала мозг сравнивает его с уже имеющимися и достраивает ощущения до тактильных. Сначала генерируются простые ощущения, которые нужно имитировать – например, короткий удар, поглаживание вверх-вниз, а затем матрица электронов программируется на более сложные циклы, продолжил разработчик.
В 2018 году на реализацию проекта разработчиков из ТГУ было выделено 500 тыс. рублей в рамках программы для молодых ученых «Умник», реализуемой Фондом содействия инновациям.
На текущий момент с помощью прибора пользователь может почувствовать целый ряд фантомных «телесных впечатлений» - боль, жжение и щекотку. После доработки, которой заняты в настоящее время ученые, он сможет создавать у пользователя более сложную гамму ощущений — иллюзию движения, взаимодействия с различными предметами и персонажами, прикосновения чужой ладони, ощущения садящегося на кожу комара и даже, возможно, движения «собственных крыльев».
Предполагается, что новая разработка найдет применение, прежде всего, в сфере онлайн-игр, где яркие тактильные ощущение делают игру более реалистичной. Кроме того, как считают эксперты, ее можно будет использовать в различных системах управления с полисенсорными системами отображения информации, в 5D-кинотеатрах, а также для разработки систем сигнально-кодовой связи, которые будут использоваться для управления роботизированными системами.