Осязательное восприятие это: Осязательное восприятие. Лекции по общей психологии

3. Практические аспекты тактильного взаимодействия

В конечном счете, проектирование любого человеко-машинного интерфейса, позволяющего тактильное взаимодействие, должно подчиняться многим из тех же соображений относительно конструкции системы, которые должны быть сделаны при проектировании, например, тактильных диаграмм — благо, что в этой области накоплен значительный объем результатов исследований, к которому мы можем обратиться. Прежде чем углубленно рассмотреть некоторые из этих воспринимаемых характеристик, обратим внимание на связь между прикосновением и взглядом.

3.1. Зрение против осязания

Наша всеобщая зависимость от зрения предполагает, что если возникнет конфликт между этим чувством и осязанием, то визуальный аспект восприятия станет доминирующим. Подобный конфликт различных каналов сенсорной информации стал основой для исследований Ирвина Рока (Irvin Rock) и Джека Виктора (Jack Victor), проведенного в 1964 году. Они использовали оптическую иллюзию: показывая боковую поверхность цилиндра, исследователи смогли вызвать у группы участников эксперимента визуальное впечатление, что видимый ими на экране сплошной квадратный объект является гранью прямоугольного параллелепипеда. Для участников эксперимента осязательное впечатление не изменилось. Субъекты, ознакомленные с сутью таких конфликтов относительно размера и формы тела, в целом высказывали суждения, аналогичные тем, к которым приходили участники контрольной группы, располагавшие только визуальной информацией.

Однако Пол Макдоннелл (Paul McDonnell) и Джеймс Даффетт (James Duffett) в 1972 году предположили, что эксперимент Рока и Виктора мог иметь методологические недостатки, способные привести к предубеждению в пользу зрения. При пересмотре первоначального эксперимента участникам было предложено взглянуть деревянные блоки, расположенные на верхней поверхности стола. Чтобы исследовать нижние части блоков, испытуемые должны были наощупь изучить их под столом. У испытуемых было вызвано впечатление, что блоки прошли насквозь сквозь стол, тогда как на самом деле они состояли из двух частей и лишь производили упомянутое впечатление. По сути, каждый блок, который изучали испытуемые, представлял собой пару блоков, ширина выступа которых на одной стороне стола была одинаковой, но суммарные длины составных конструкций различаться. Использовалось пять пар блоков с коэффициентами расхождения 1:1, 1,29:1, 1,67:1, 2,2:1 и 3:1. Изучив каждый блок, испытуемые должны были выбрать наилучшее соответствие из сравниваемой группы так, чтобы у объектов не было расхождения по длине. Средние оценки для группы участников показали, что испытуемые выбрали такой сравниваемый блок, который представлял собой компромисс между их визуальными и осязательными впечатлениями. Однако более пристальное изучение выявило, что участники делали свой выбор в соответствии либо с визуальным, либо с осязательным впечатлением, и что в характере ответов отмечается большой разброс, так что визуальное доминирование не может считаться существенным.

Психолог Мортон Хеллер (Morton Heller) в своей работе «Гаптическое доминирование в восприятии формы: видение против кинестезии» (Haptic dominance in form perception: vision versus proprioception) также показал, что оригинальные выводы Рока и Виктора не должны были применяться так всеобъемлюще, чтобы утверждать, что зрение всегда будет доминирующим, когда возникает конфликт между ним и осязанием. В эксперименте Хеллера испытуемым требовалось исследовать при помощи осязания рельефные буквы p, q, b, d, w и m, глядя на них в зеркало. Участник мог бы, например, на ощупь распознавать букву w, видя букву m. Когда испытуемых попросили определить буквы, то наблюдался широкий диапазон ответов, в которых большинство полагалось на осязание, а некоторые — на компромисс между двумя чувствами и только один опирался на зрение.

Поэтому представляется, что противопоставление визуального и осязательного доминирования не следует рассматривать как дихотомию, поскольку есть свидетельства существования компромисса между двумя чувствами, когда они находятся в конфликте. Кроме того, эта степень компромисса, скорее всего, будет весьма индивидуальной, и на нее также повлияет уклон в сторону соответствия одного или обоих чувств характеру выполняемой задачи.

3.2. Отображение визуального через тактильное (картирование)

Роберта Клацки (Roberta Klatzky) и Сюзанна Ледерман в работе 1987 года «Представление объектов в памяти: противоборствующие перспективы зрения и осязания» (The Representation of Objects in Memory: Contrasting Perspectives from Vision and Touch) утверждают, что использование многих тактильных диаграмм/схем/рисунков, вероятно, будет сопровождаться проблемами из-за ограничения характера пространственного разрешения, применяемого, например, для технических чертежей, линии которых хорошо видны, но, возможно, не будут ощущаться осязанием, потому что масштаб изображения просто становится слишком мал для пропускной способности прикосновения. Клацки и Ледерман также предполагают, что в проектировании тактильных графических дисплеев часто используется принципиально ошибочная модель гаптической обработки. В упоминаемой модели посредничества с изображением «рука действует как глаз, который остро нуждается в очках» («Представление объектов в памяти»). Подход, используемый в этой модели, заключается в том, что создается пространственный образ, соответствующий тому, который может быть получен с использованием зрения. Однако на этот образ влияют такие факторы, как низкое разрешение тактильных датчиков и наряду с этим — требования, предъявляемые к памяти с учетом характера изучения «изображения» в течение длительного времени. Затем это изображение передается интерпретаторам визуальной системы, результатом чего является получение ментального образа, которое, вероятно, будет выглядеть так, будто первоначальная диаграмма рассматривалась человеком с очень плохим зрением.

В отличие от этой модели в концепции Клацки и Ледерман предполагается, что у тактильной системы есть собственная система восприятия и интерпретирующие центры. Гаптический и зрительный — это просто разные способы восприятия, хотя на гораздо более высоком когнитивном уровне может наблюдаться некоторое сближение тактильной системы с визуальной. Возможно, самым важным предложением Клацки и Ледерман является то, что тактильная система не является эффективным медиатором (средством передачи) изображений. В качестве примера описывается следующее: предположим, человека попросят представить, что он видит перед собой кошку. Он, вероятнее, будет визуализировать очертания тела кошки и, возможно, цвет и узор кошачьего меха. Однако, если того же самого человека попросят подумать о прикосновении к кошке, это приведет к представлению совсем другого образа: мягкости кошачьей шерсти и, возможно, тепла тела животного.

В ходе исследований, посвященных изучению трехмерных объектов, Клацки и Ледерман зафиксировали серию методов распознавания объектов. Особый интерес представляет то, что физические характеристики объекта (например, твердость и текстура) могут быть извлечены быстро и надежно, тогда как структурная информация извлекается медленно, причем процесс сопровождается большим количеством ошибок. В одном реальном исследовании Клацки и Ледерман участвовали испытуемые, которым было предложено рассортировать предметы по четырем различным характеристикам: твердость, шероховатость поверхности, размер и форма. Для каждого свойства были обозначены три варианта определения, причем все их возможные комбинации полностью находились в пределах группы. Участников эксперимента просто попросили поместить объекты, которые были похожи между собой, в общий ящик. Изучая объекты внутри каждого контейнера, можно было бы определить характеристику, которая оказалась наиболее существенной. Например, если бы все объекты с шершавой поверхностью оказались в одной емкости, со средней шершавостью — в другой, а гладкие предметы — в третьей, то поверхностная текстура оказалась бы наиболее существенной характеристикой.

Полученные результаты варьировались в зависимости от условий исследования, которые разрешено было менять таким образом, чтобы при невозможности увидеть предметы участники предпочли сортировать предметы по физическим параметрам — как по твердости, так и по текстуре. Эта картина не изменилась, когда сходство определялось по тому, как как предметы «ощущались», но произошел значительный сдвиг в сторону зависимости от структурных характеристик, когда подобие было определено с точки зрения «визуальной» похожести объектов. Наконец, когда испытуемым разрешалось видеть объекты, структурные аспекты схожести опять были самыми явными. Хотя эти исследования проводились с использованием трехмерных объектов, их результаты могут быть столь же актуальны для проектирования тактильных схем/диаграмм, хотя в последнем случае в качестве характеристик применимы только контур и текстура. В частности, если дисплей должен быть частично визуальным, но также при этом поддерживать некоторые тактильные элементы интеракции, выводы Клацки и Ледерман помогут установить, как лучше всего распределить информацию между зрительным и осязательным каналами.

3.3. Линии

Возможно, самым простым тактильным объектом является тот, что можно представить в виде простейшего пространственного объекта — линии. Прямые и кривые линии можно рассматривать как «строительные блоки» большинства графических изображений. При построении графиков, карт, диаграмм и др. основной упор делается на использование линий. Существуют две проблемы, которые быстро становятся очевидными при использовании рельефных линий в качестве тактильных заменителей визуальных объектов:

1. Насколько просто отслеживать линии?

2. Насколько легко отличать линии различной ширины друг от друга?

Что касается отслеживаемости линий, то сравнительное исследование на эту тему еще в конце 70-х годов прошлого было проведено американскими учеными — психологом Билли Луизой Бентцен (Billie Louise Bentzen) и специалистом по обучению людей с ограниченными способностями Алеком Пеком (Alec Peck). В ходе серии экспериментов рассматривался вопрос о том, какие типы линий проще всего опознать, отслеживая их пальцем. В исследовании использовались четыре типа линий: одиночная непрерывная (условно «гладкая»), двойная непрерывная, одиночная пунктирная («грубая») и двойная пунктирная. Они были выбраны потому, что они, как кажется, признаются в качестве четырех наиболее часто используемых типов линий, но без каких-либо подтверждающих доказательств того, что предпочтение их является наилучшим решением. Помимо определения того, какие линии, как правило, легче всего отслеживать, Бентцен также интересовалась тем, как на отслеживание могут повлиять два конкретных сценария:

• Отображения с непересекающимися линиями.
• Отображения с пересекающимися линиями: «грубая» линия против «гладкой» и одиночная против двойной.

В ходе эксперимента использовались два отображения, представлявших собой рельефные пластиковые листы. На простом отображении использовались все четыре типа линий без пересечений. Они включали в себя прямой угол, тупой угол и острый угол и полукруг радиусом 1,5 дюйма (3,81 см), связанные между собой тремя прямыми линиями длиной 3 дюйма (7,62 см) и тремя длиной 1,5 дюйма (3,81 см). На сложном отображении были линии всех 4 типов, использовались те же отслеживаемые элементы, но каждая линия в какой-то момент пересекалась с другими тремя.

Полученные в ходе эксперимента выводы заключались в том, что результативность отслеживания «грубых» и «гладких» линий существенно отличается и, следовательно, не является реальной проблемой проектирования при использовании тактильных диаграмм. Одиночные линии, непрерывные или пунктирные, предпочтительнее двойных линий (расстояние от одной до другой линии составляло 0,25 дюйма или 64 мм) в случае тактильных дисплеев, на которых не имеется пересекающихся линий.

Никаких конкретных доводов в пользу применения двойных линий против одинарных не было найдено, за исключением того, что пересечение двойных обнаруживается лучше, чем одиночных. Это, однако, считалось сугубо частной особенностью для проектирования практически используемых тактильных отображений, что для данного этапа исследований не является значимым. Последнее замечание заключалось в том, что пересечение одинарной узкой линии применять нежелательно.

Совместный эксперимент Сюзанны Ледермана и канадского когнитивного психолога Джейми Кэмпбелла (Jamie Campbell) исследовал применение рельефных линий в реальных графических отображениях для слабовидящих пользователей.

Использовались четыре разных метода представления графиков.

• Без сетки — в основной области графика нет линий координатной сетки помимо делений на главных осях.
• Сетка на графике — деления, расширенные на основной области в формате сетки.
• Сетка поверх графика — сетка накладывается на отображение из первого пункта. Пользователь может продолжить наложение сетки на график.
• Сетка под графиком — противоположность третьему варианту. Здесь координатная сетка является частью основания отображения, и график можно опустить на нее.

Применялись три типа линий: сплошная, крупный пунктир и мелкий пунктир. С точки зрения отслеживания результаты были обнадеживающими, но с графиками, в которых все три типа линий присутствовали в непосредственной близости, для выполнения задач требовалось значительно больше времени, а точность снижалась. В некоторых заметках исследователей упоминается, что после представления графика участник эксперимента сначала предпочитает исследовать его общий формат — основные оси, символы и метки. Наклеивание квадратов наждачной бумаги по углам оказалось очень полезным, поскольку при проверке площади и основных осей отображения широкое движение руки позволяло испытуемому быстро ознакомиться с размерами и пропорциями графика. Наблюдались индивидуальные различия, поскольку некоторые участники использовали для изучения графика обе руки, в то время как другие предпочитали неподвижно держать одну руку на отображении, применяя ее в качестве «точки отсчета». Также выяснилось, что форматы «без сетки» и «сетка на графике» были предпочтительнее других — оба они оказались одинаково простыми в использовании.

Еще одно исследование факторов, влияющих на различимость тактильных линий, касалось восприятия одной линии как более широкой, чем другой. Суть эксперимента — пять линий стандартной толщины сравнивались с набором линий, половина которых была тоньше контрольных образцов, а остальные — толще. Использовались пять контрольных (стандартной толщины) линий: 0,1, 0,15, 0,2, 0,25 и 0,3 см в ширину.

Линия 0,1 см имела в качестве объектов для сравнения 6 постепенно сужающихся линий и 6 расширяющихся — с шагом 0,01 см, тогда как все остальные линии изменялись с шагом 0,013 см. Каждая линия была приблизительно 0,64 см в высоту. При представлении одной стандартной линии и одной переменной участник эксперимента должен был указать, какая из них шире. Результаты показали, что процент дополнительной ширины, который требовался для человека, чтобы воспринимать линию, более широкую, чем стандартная, уменьшался по мере расширения контрольного образца. Например, самая тонкая стандартная линия (0,1 см) должна быть на 20-48% шире, тогда как самая широкая линия (0,3 см) — на 11-27%. Однако эта тенденция не продолжалась безостановочно. Когда стандартные линии достигли толщины 0,64 см и 1,27 см, результативность начала уменьшаться. Это объясняется тем, что ширина линии начинает выходить за пределы ширины среднестатистической подушечки пальца, вследствие чего уже нельзя просто ощущать обе стороны (или ребра) линии. Однако, как видно из результатов, существует очень полезный набор хорошо различимых линий, которые можно безопасно использовать в том случае, когда разница в ширине линии будет играть значительную роль в восприятии тактильного отображения.

3.4. Точечные символы

Точечные символы с точки зрения проектирования тактильного интерфейса, по-видимому, наилучшим образом можно охарактеризовать как те символы, которые предназначены для исследования с минимальным использованием движений кончика пальца. Важным аспектом применения таких символов является то, насколько успешно они могут восприниматься по отношению к фону, что обычно принято называть проблемой «[различения] формы и фигуры. Один ее аспектов заключается в поисках ответа на вопрос: какие символы проще распознавать — выпуклые или вдавленные?

Выдающийся авторитет в отрасли книгопечатания для незрячих доктор Карсон Нолан (Carson Nolan) в начале 70-х экспериментальным путем проверил предположение о том, что никакого отличия между выпуклыми и вдавленными символами нет. Однако вопреки широко распространенному мнению такая разница существует. Читателям, владеющим алфавитом Брайля, было предложено на ощупь изучить тактильный символ, а затем найти его в наборе из пяти вариантов. Задача выполнялась два раза: с набором выпуклых форм и эквивалентным комплектом вырезанных знаков.

Результаты исследования Нолана показали, что в действительности выпуклые символы по результативности распознавания в значительной степени превосходят углубленные. Наряду с увеличением количества ошибок при отслеживании вдавленных символов также время их считывания увеличивалось на 38%. Это означает, что большинство тактильных символов будут считываться быстрее и точнее, если будут использоваться выпуклые знаки.

3.5. Пространственные символы

Термин «пространственный символ» используется для описания тех областей тактильной диаграммы, которые используют либо текстуру, либо осязаемый паттерн (узор) для передачи информации. Термин «тактильный паттерн», очевидно, подразумевает область, покрытую вдавленными или выпуклыми символами, которые без затруднений воспринимаются как идентифицируемые и отличающиеся от аналогичных паттернов. Однако Ледерман в статье «Восприятие текстуры посредством прикосновения» (The Perception of Texture by Touch, 1982 г.) подчеркивает, что фундаментальным аспектом восприятия тактильного паттерна является ощущение текстуры. Она использует примеры «гладкости» кожи ребенка, «шероховатости» наждачной бумаги, «мягкости» кашемира, «упругости» резины и «скользкости» льда. Именно текстура как таковая обеспечивает большую часть осязательной обратной связи, которая необходима нам для того, чтобы решить, является ли один из пространственных тактильных паттернов отличным от других. 

Рисунок 5: несколько примеров возможных пространственных тактильных символов.

Ледерман рассматривает некоторые из известных проблем с ощущением текстуры, излагая, как она изучила восприятие шероховатости, используя алюминиевые пластины с линейными канавками, вырезанными на поверхности. Результаты ее исследований показали, что основным фактором, влияющим на восприятие шероховатости, является ширина бороздок по отношению к расстоянию между ними.

Однако ее эксперименты также продемонстрировали, что следующим наиболее важным фактором является прилагаемая сила, за которым следует скорость рук. Большая приложенная сила дает результаты, свидетельствующие о более высоком коэффициенте восприятия шероховатости, чего можно также добиться постепенно снижая скорость движения рук. Эти выводы имеют большое практическое значение в том плане, что они могут сыграть важную роль в разработке соответствующих тактильных узоров для использования их в качестве пространственных символов.

Джек Лумис в статье 1981-го года «Восприятие тактильных паттернов» (Tactile pattern perception) описывает ряд ограничений, влияющих на восприятие осязаемых структур: пространственное разрешение, взаимодействие между стимулами, более широко разнесенными, чем предел разрешения (интерференция), временное разрешение, перцептивная интеграция и ограниченное внимание.

Пространственное разрешение (Spatial resolution)

Это понятие обычно ассоциируется с двухточечным тестированием минимального порогового значения различимости. В ходе такого теста два указателя (иглы) измерительного циркуля помещаются на кожу человека в непосредственной близости друг к другу, причем главное внимание уделяется расстоянию, на котором два разных источника тактильной стимуляции начинают восприниматься участником эксперимента как один.

Однако Лумис выделяет в пространственном разрешении три дополнительных фактора. Во-первых, существуют механические свойства кожи. Когда точечный указатель помещается на кожу, градиент деформации кожи будет значительно меньше, чем требуется для стимулирования. Во-вторых, здесь наблюдается свойство распространения механических волн: когда стимулируется точка, возникают бегущие волны, которые при восприятии их другими механорецепторами создают возникновению «эффекта размывания». (Механорецептор — чувствительное нервное окончание, воспринимающее механические смещения, возникающие в результате растяжения или сжатия ткани, что приводит к генерации нервного импульса.) Наконец, существует нейронная сеть (биологическая), из чего следует, что пространственное разрешение зависит от:

1. Плотности механорецептивных элементов в определенной области кожи.

2. Размера и чувствительности этих окончаний.

3. Числа возбудительных нейронов в области проекции головной коры, соответствующей этому участку кожи.

Взаимодействие между широко разнесенными точками стимуляции

Двухточечный тест является наглядным примером этого явления, хотя в исходном случае основное внимание уделяется оценке расстояния, на котором два стимула воспринимаются как единое целое. Наличие двух таких раздражителей, приложенным к точкам кожи, находящимся друг от друга на значительном расстоянии, — например, на одной руке и на другой, — может привести к появлению фантомного ощущения в точке, расположенной между ними. Другой пример фантомных ощущений можно наблюдать, если быстро стимулировать сначала одну точку, а сразу после — другую. Обусловленное подобной стимуляцией чувство состоит из равномерно распределенной серии ощущений, перемещающихся из одного места в другое. «Кожная маскировка» также может проявляться в том, что один стимул может быть полностью замаскирован наличием другого гораздо более сильного раздражителя.

Временное разрешение

Минимальный период, когда индивид все еще может четко воспринимать два коротких импульса как отдельные. Лумис утверждает, что в ряде экспериментов эта величина достигала значений от 2 до 40 миллисекунд.

Перцептивная интеграция (объединенное восприятие)

Способ, которым вся эта информация используется на кортикальной стадии обработки, даже если она прибывает туда без существенной потери деталей. Предполагается, что в отличие от визуального восприятия информация из стимулирующего паттерна может не распознаваться.

Ограниченное внимание

Даже если бы информация воспринималась без потерь, человек по-прежнему не мог бы полностью воспринимать тактильный паттерн по причине недостаточной концентрации внимания. Когда речь заходит о визуальном канале восприятия, то исследователями повсеместно признается, что люди обладают способностью фокусировать свое внимание на каком-то отдельном фрагменте данных, когда количество поступающей информации начинает превышать способность индивида к обработке данных. Осязательный канал не выглядит столь же эффективным для этой формы концентрации внимания.

Когда речь заходит о практическом применении тактильных паттернов в качестве части отображения, то необходимо упомянуть статью 1979 года «Текстуры в осязательных картах и графиках для людей с ослабленным зрением» (Texture in Tactual Maps and Graphics for the Visually Handicapped), в которой Ледерман и ее коллега Дениз Кинч (Denise Kinch) предоставили обзор существующих в этой области практических исследований. Общий вывод, следующий из упомянутого обзора, заключается в том, что, хотя можно обнаружить около 40 реально существующих легко распознаваемых тактильных паттернов, их количество, которое можно использовать совместно, не должно превышать 8. Очень сложно найти более восьми шаблонов, групповое использование которых не привело бы к возникновению каких-либо затруднений в идентификации символов. В качестве примера: типичным плохим выбором паттернов для обозначения отдельных функций было бы использование диагональных линий, пролегающих в противоположных направлениях. Таким образом, в примере набора из двенадцати пространственных символов, показанных ранее на рисунке 5, уже возникают двусмысленности, приводящие к замедлению распознавания паттернами, так что быстрое различение некоторых пар символов будет затруднено.

Самый значимый эффект, рассматриваемый Ледерман — это использование физической высоты символа, что позволяет предоставить пользователям метод фильтрования для тактильного дисплея. Символы могут быть отображены одной из трех высот, чтобы дать представление о значимости паттерна, что позволяет посредством широких движений рук использовать разность высот как способ фильтрации нежелательной информации 

Рисунок 6: тактильная накладка для передачи структурной информации со страницы нотной записи. Подобные накладки использовались в экспериментальной системе для обеспечения слабовидящим пользователям доступа к нотной записи. Взаимодействие с накладкой позволяет извлекать речевые и звуковые описания ритмического и мелодического контента.

Рисунок 7 A-Б: примеры других накладок из системы невизуальной нотной записи «Weasel». Здесь накладка размещается на сенсорной программируемой клавиатуре IntelliKeys, часто используемой для обучения лиц с особыми потребностями.

Рисунок 8: «таксели» (Taxels) можно рассматривать как тактильные эквиваленты пикселей. На рисунке показано, как массив таких «такселей» может использоваться для создания динамического интерфейса для мобильного телефона.

3.6. Стратегии исследования символов

Всемирно признанный авторитет в области исследований проблем социально-экономической адаптации инвалидов американский психолог Эдвард Берла (Edward Berla) в работе 1972 года «Поведенческие стратегии и проблемы в сканировании и интерпретации тактильных отображений» (Behavioral Strategies and Problems in Scanning and Interpreting Tactual Displays) определил три проблемные области в использовании тактильных диаграмм слепыми людьми: разборчивость, организация и стратегии исследования. Из этих трех проблем последняя представляет особый интерес, поскольку она связана с тем, как люди применяют различные методы изучения диаграмм. Результаты экспериментов, проведенных Берла в этой области, показали, что некоторые индивиды будут использовать стратегию одноручного сканирования, а другие применят обе руки. Те, кто использовал две руки, доказали, что они обладают гораздо лучшей ориентацией внутри диаграммы по сравнению с теми, кто применял только одну руку. Берла предположил, что это является следствием использования одной руки в качестве «контрольной точки».

Определенные исследователем стратегии перечисляются ниже:

• Горизонтально-однонаправленная — в которой рука перемещается горизонтально по странице и возвращается к началу строки до перехода вниз или вверх по странице для следующего сканирования.
• Горизонтально-двунаправленная — когда рука проходит в одном направлении по странице, опускается или поднимается до следующей строки, а затем сканирует в обратном направлении.
• Асимметричное горизонтальная — когда обе руки изначально располагаются в центре диаграммы, а затем перемещаются наружу в противоположных направлениях, после чего снова возвращаются в центр. Затем руки опускаются или поднимаются до следующей строки.
• Вертикально-однонаправленная — когда рука проходит вертикально по странице и возвращается в начало строки, прежде чем перейти вправо или влево до следующей строки.
• Вертикально-двунаправленная — в которой рука проходит вертикально по странице, перемещается влево или вправо на следующую строку, а затем сканирует вертикально по всей странице.
• Сканирование по периметру или «по циферблату» — когда рука проходит полный периметр диаграммы, а затем перемещается последовательно ближе к середине, сканируя меньшие внутренние периметры.
• Ограниченный поиск — где на диаграмму пользователем накладываются произвольных размеров воображаемые прямоугольники. Поиски будут ограничены конкретными площадями.
• Сканирование распределения плотности — когда рука используется для быстрого определения того, в каких областях диаграммы находится большинство символов. Затем в первую очередь исследуются наименее заполненные участки.
• Сканирование по направлению «спиц колеса» — где одна рука используется в качестве контрольной точки для другой, сканирующей в направлении от центра наружу, постепенно перемещаясь по диаграмме.

Берла приходит к выводу, что каждая из этих стратегий имеет свои относительные достоинства и недостатки, которые, следовательно, затрудняют рекомендацию о принятии единственной «идеальной» стратегии. Он также утверждает, что оптимальным подходом может быть обучение пользователей всем этим стратегиям работы с тактильными диаграммами, что в дальнейшем позволит применить для решения любой конкретной задачи наиболее подходящую стратегию.

3.7. Символы Брайля

Система Брайля — это методика интерпретации тактильных паттернов, широко используемая слабовидящими и незрячим людьми для того, чтобы читать и писать. Символы был разработаны в 1825 году Луи Брайлем (Louis Braille), слепым французским педагогом и изобретателем. Каждый символ Брайля — или ячейка — состоит из шести точек, расположенных в прямоугольнике, содержащем два столбца по три точки. 

Рисунок 9: символы Брайля

Хотя символы Брайля не являются неотъемлемым аспектом проектирования осязательных диаграмм, каждая ячейка фактически является тактильным символом, поэтому факторы, которые влияют на удобочитаемость и восприятие таких ячеек, могут представлять интерес для дизайнеров невизуальных человеко-машинных интерфейсов. В одном конкретном исследовании, посвященном восприятию тактильных паттернов, изучалось, воспринимаются ли брайлевские символы как группы отдельных точек или как контурные фигуры. В серии экспериментов британского психолога Сюзанны Миллар (Susanna Millar) использовались неполные контуры для представления букв, которые обычно показываются при помощи брайлевских символов. Это были неосязательные очертания обычных печатных букв — знаки представляли собой соединенные версии брайлевских ячеек. Результаты Миллар показали, что буквы Брайля можно читать и распознавать значительно быстрее в том случае, если они представлены в виде ячейки с точками, а не соединенных линий. Это означает, что небольшие тактильные символы могут быть более полезны, если они созданы из точек, образующих паттерны, а не из незамкнутых контуров.

Рисунок 10: примеры контуров, используемых Миллар для замены брайлевских ячеек.

Рисунок 11: написанное шрифтом Брайля слово «premier» («первый» на французском
языке).

3.8 Принципы разработки тактильного взаимодействия

В 2000 году Бен Челлис (Ben Challis), композитор и исследователь мультимедийных технологий, сформулировал предварительный набор принципов проектирования, позволяющий включить концепцию восприятия тактильной информации в человеко-компьютерный интерфейс. Он разработал экспериментальную систему, позволяющую незрячим студентам, обучающимся музыке, применять невизуальный мультимодальный подход к чтению нотной записи, которая являет собой яркий пример сложного типа графической информации. Для создания интерактивных страниц Челлис использовал стационарные полихлорвиниловые накладки в сочетании с резистивной сенсорной панелью. Эта комбинация давала пользователю возможность ощущать» структуру макета страницы, а затем выбирать соответствующие уровни поиска информации, которые озвучивались при помощи аудиофрагментов и синтезированной речи.

В начале исследования Челлисом были сформулированы три основополагающих принципа разработки: согласованность картирования, использование высоты символов и использование статических данных. В ходе исследования им были идентифицированы дополнительные принципы проектирования тактильного интерфейса: размер отображения, визуально-тактильное картирование, простота дизайна символа и, возможно, самый значительный аспект — наличие пустого пространства; последний критерий просто подразумевает области, в которых пользователь не получает информации о том, где и как исследовать информацию. Одно простое, но ключевое наблюдение заключалось в том, что тактильные диаграммы могут выглядеть не слишком хорошо и что дизайн вряд ли получит выгоду от чрезмерной зависимости от непосредственного визуально-тактильного картирования.

Выбранная байесовская модель вывода этой задачи тактильного восприятия привела к только в двух параметрах, временном шуме и доверительной вероятности, и позволили их оценку на основе соответствия экспериментальным результатам.Номер контактов до отчетности увеличилось с увеличением сложности задачи, измерено уменьшением расстояния между полюсами, как было предсказано байесовским модель. Подгонка прогноза модели к экспериментальным результатам позволила оценить параметров: временной шум был оценен в 312 млн. долл. США, а доверительная вероятность $ 84 \% $. Временной шум был несколько выше, чем раньше. сообщил о тактильных порогах временной дискриминации из-за тот факт, что эта экспериментальная установка представляла собой установку с активным зондированием , которая представила также моторный шум.Доверительная вероятность была сопоставима со многими другими психологические эксперименты, в рамках которых испытуемые должны были сообщить о своих предполагаемых результат после накопления информации. Следовательно, байесовская модель вывода тактильного восприятия красноречиво описали накопление и интеграцию тактильная информация.

Двигательные стратегии, используемые испытуемыми, также были структурированы и демонстрировали начальные более длинные движения с большей амплитудой, за которыми следовало уменьшение более короткие и меньшие по амплитуде.Чтобы смоделировать такое поведение, оптимальное управление был использован теоретический подход, в котором была определена функция стоимости, за которой следовали методы оптимизации, которые привели к оптимальной политике, минимизирующей затраты. Функция стоимости состояла из трех компонентов: термин ошибки восприятия, представляющий задание; термин стоимости энергии, представляющий собой штраф за кропотливые действия; и термин воспринимаемой стоимости, симметрично идентичный термину энергии, представляющему стоит слишком много информации. Модель зафиксировала поведение, демонстрируемое предметов и привел к простому принципу, регулирующему это, а именно, поддержание постоянный информационный поток.Другими словами, оптимальная модель управления «дистиллирована» сложное тактильно-перцептивное поведение по единому руководящему принципу.

Роботизированное приложение

На основе системы вибрисс грызунов была сконструирована роботизированная платформа. у которых были полностью контролируемые движущиеся искусственные усы (Sullivan, et al. , 2012). Робот использовался в задачи, аналогичные тем, которые изучались на грызунах, а именно: расстояние до поверхности и текстура предварительный расчет. Другими словами, робот двигал усами в биологически вдохновленном двигательные стратегии и собранную информацию о поверхностях с помощью датчиков, расположенных у основания усов.Робот использовал модели как тактильного восприятия, и двигательные стратегии, разработанные на основе понимания биологических система вибрисс.

Тактильное восприятие моделировалось с использованием наивного байесовского подхода, когда во время тренировка робота собирала сенсорную информацию о каждом типе поверхности и каждом расстояние от поверхности, построение помеченных распределений вероятностей для каждого. Затем во время проверки робот парил над поверхностью, собирая информацию. и классифицировали текстуру и расстояние в соответствии с наиболее вероятным классом, на основе обученных дистрибутивов.

Двигательная стратегия использовала наблюдаемое поведение у грызунов, а именно Rapid Cessation of Protraction (RCP), что означает, что грызуны взлетают с более мелкими амплитуда после первоначального контакта с объектом. Эта стратегия приводит к «легкому прикоснитесь ко второму венчику и далее к поверхности. То же поведение был смоделирован и выполнен на роботизированном грызуне, после чего амплитуда взбивание уменьшилось после первоначального ощущаемого контакта с поверхностью. Целью задачи и конкретных моделей было определение потенциальных возможностей грызуны могли бы получить пользу от использования такой стратегии.

Результаты исследования показали, что робот работает намного эффективнее и точная классификация текстуры и расстояния до поверхности при используя стратегию быстрого прекращения пролонгирования (RCP), по сравнению с немодулированным взбивание. Дальнейший анализ результатов показал, что при использовании RCP привело к менее шумной сенсорной информации, что, в свою очередь, привело к улучшению классификация. Таким образом, эта модель предполагает, что грызуны используют стратегию RCP. не только для сохранения целостности усов, но и для улучшения отношения сигнал / шум тактильное восприятие.Это также позволяет разрабатывать более надежные и более точные искусственные агенты с движущимися тактильными датчиками.

Тактильная навигация

Биологическое приложение

Поскольку прикосновение является ближайшим чувством, прямой контакт с объектами в окружающей среде обязательны для тактильного восприятия (Гордон и др. , 2014b, Гордон и др. , 2014c). Чтобы понять исследования поведения грызунов, была построена модель, которая пыталась охватить сложность и структуру их схем исследования.Когда грызуны разрешено исследовать новую круглую темную арену самостоятельно, они перемещаются вокруг арены и ощупывать ее стены усами. Они представляют собой комплекс схема исследования, в которой они сначала исследуют вход на арену, только потом пройти по окружным стенам арены и только потом исследовать открытое пространство в центре арены. Их исследование состоит из экскурсии, состоящие из выездной исследовательской части и части быстрого отступления в которые они возвращают в свою домашнюю клетку.

Эта тактильная стратегия исследования была смоделирована с использованием подход, сочетающий тактильно-перцептивное представление арены и моторная стратегия, балансирующая между исследованием моторных примитивов и отступлением. Для тактильного восприятия арены был использован байесовский подход. представляют собой прямую модель передвижения. Другими словами, арена была представлен как предсказание сенсорной информации в данном месте и ориентация, например, стена представлена ​​как «в местоположении $ x $ и ориентации $ o $, предсказано, что левый ус будет испытывать прикосновение «.Это представление обновлено всякий раз, когда животное воспринимает новое тактильное восприятие в любом месте, используя Правило Байеса и допущение сенсорного шума, то есть воспринимаемого тактильного ощущения не обязательно правильный.

Стратегия исследовательского двигателя заключалась в балансе между исследовательские моторные примитивы и отступления, где новизна использовалась как пороговая фактор. Примитивы исследовательского двигателя — это политики, определяющие локомотив. поведение грызуна, основанное на его тактильных ощущениях, e.грамм., Примитив следования за стеной — это политика «если левый ус чувствует стену, иди вперед», в то время как примитив уклонения от стен — это политика, «если правый усик чувствует стену повернуть налево ». Были смоделированы три моторных примитива, а именно: движение по кругу, движение по стене. и избегание стен. Другой «примитив отступления» был смоделирован как, учитывая текущая оценка арены, выберите кратчайший путь от текущего местоположения в домашнюю клетку.

Баланс между этими моторными примитивами был продиктован новизной, измеряется как прирост информации на каждом временном шаге, на котором модель арены обновлено. Другими словами, всякий раз, когда тактильная передняя модель арены была обновлено, количество битов, которые были обновлены, количественно определено Kullback-Leibler расхождение между априорным и апостериорным распределениями, представленное новинка. Когда новизна превышала определенный порог, отступление примитив.Когда новизна была ниже определенного порога в течение некоторого времени использовался следующий примитив исследовательского двигателя. Эта генеративная модель захватила многие из наблюдаемых поведений в тактильно-управляемом исследовали грызунов и показали, что основной принцип управления новинками может использоваться для моделирования сложных и структурированных исследований.

Роботизированное приложение

Роботизированная платформа с активированными искусственными усами была использована для исследования тактильного Модель одновременной локализации и картирования (tSLAM) (Pearson et al., 2013). В этой настройке задача восприятия двойственна, т.е. роботу необходимо как локализовать себя в пространстве а также нанесите на карту объекты в окружающей среде. В отличие от многих других Модели SLAM, в этой модели использовались только одометрия и тактильные ощущения от усы-массив в качестве входных данных, т.е. у него не было видения.

Тактильное исследование окружающей среды состояло из карты занятости модель тактильного восприятия на основе фильтра частиц и основанная на внимании «ориентировать» двигательную стратегию.Модель тактильного восприятия состояла из карта занятости, в которой каждая ячейка в смоделированной сетке окружающей среды имела вероятность быть занятым объектом. Каждый венчик искусственного уса на роботе обновил эту карту занятости в предполагаемом местоположении робота, то есть, если усы коснулись объекта, вероятность того, что он ячейка была увеличена. Оптимизировать одновременную оценку местоположения и отображение использовался алгоритм фильтрации частиц, где каждая частица имела свой карта занятости, которая обновлялась в соответствии с «потоком информации» от усы.Для оценки частица с наибольшей апостериорной вероятностью был взят.

Используемая двигательная стратегия управляла движением подвижного уса. массив и был основан на модели внимания, которая выполняла ориентировочное поведение. Другими словами, карта внимания на основе значимости была построена на основе воспринимаемая информация усов, приводящая к ориентировочному поведению всего «голова» робота к заметному тактильному объекту. Таким образом, однажды контакт был сделан с объектом в окружающей среде, робот исследовал этот объект в подробнее.Это увеличило сбор информации, необходимой для tSLAM. алгоритм.

Результаты исследования показали, что робот, совершивший несколько поисковых поединков на арене с несколькими геометрическими фигурами, провел одновременная локализация и картографирование окружающей среды с впечатляющим Согласие с наземной истиной, измеренное камерой над головой. Этот Модель показывает, насколько известные и хорошо зарекомендовавшие себя модели из других смыслов могут быть адаптированы к уникальным свойствам тактильной области и информируют о возможных перцептивные характеристики исследуемых грызунов, а также улучшение работоспособности тактильных роботизированных платформ.

Развитие тактильного восприятия

Биологическое приложение

Модели развития пытаются объяснить возникновение тактильного восприятия. и сопровождающие их моторные стратегии из более основных принципов (Gordon and Ahissar, 2012a). В последние предполагают повторяющееся взаимодействие между агентом и его окружением, таким образом накопление статистических представлений о механизме, лежащем в основе сенсорной восприятие. Кроме того, оптимальные сенсомоторные стратегии, максимизирующие уверенность в восприятии приобретается в этих моделях развития, а не предполагаемые или заранее спроектированные.

Одна из рамок моделей развития — искусственное любопытство, в котором парадигма обучения с подкреплением используется для изучения оптимальной политики, но вознаграждение функция является внутренней и пропорциональна прогрессу обучения сенсорной восприятие. В одном экземпляре этой структуры в тактильной области искусственная нейронная сеть использовалась для моделирования тактильной прямой модели, т.е. сеть предсказала следующее сенсорное состояние на основе текущего состояния и действия выполненный.В частности, сеть была реализована на вибриссах. система, в которой сенсорные состояния складывались из угла усов и бинарных контактная информация и действие протягивалось (увеличенный угол усов) или ретракция (уменьшение угла усов). Таким образом, ИНС научилась отображать объекты в поле усов, например, при текущем угле усов и отсутствии контакта, если усы затягиваются, будет ли он вызывать контакт (есть объект) или нет. Перемещая усы, тактильная модель восприятия узнала об окружающей среде.

Вопрос, на который пытается ответить модель развития, заключается в том, что является оптимальным способ переместить ус, чтобы максимизировать эффективность отображения среда? Для этого использовалось внутреннее обучение с подкреплением за вознаграждение. использовался, где вознаграждение было пропорционально ошибке прогноза перцептивного АННА. Таким образом, чем больше ошибок в прогнозировании сделано, тем выше награда, например концепция «учишься на ошибках». Политика сошлась перемещение уса в более неизвестные места.

Результаты этой модели развития показали конвергенцию поведения взбивания, начиная от случайного движения и заканчивая наблюдаемым поведением. у взрослых грызунов, например, периодическое взбивание для обучения свободному пространству и прикосновение насосы (Deutsch et al. , 2012) для локализации тактильных объектов в поле усов. Модель предполагает, что такое поведение усваивается в процессе развития и не является врожденным в мозгу грызунов. Кроме того, модель предлагает специфические для развития связь мозга между областями мозга, которые обучаются восприятию, e.г., бочкообразная кора, и система вознаграждения, например, базальные ганглии, такая, что первые обеспечивали сигнал вознаграждения последнему.

Роботизированное приложение

Исследование принципов искусственного любопытства на пальцевой роботизированной платформе с тактильным датчики также были выполнены (Pape et al , 2012). Целью было изучение появления тактильно-ориентированных движения пальцев, оптимизирующие тактильное восприятие текстуры поверхности. Для роботизированной платформы роботизированный палец с двумя приводами на основе сухожилий и массив тактильных датчиков 3D Micro-Electro-Mechanical System (MEMS) стоимостью $ 2 \ times 2 $ на его наконечник был использован.Палец мог сгибаться, чтобы коснуться поверхности изменение текстуры.

Для тактильного восприятия использовался алгоритм кластеризации, чтобы различать результирующие частотные спектры записей МЭМС за $ 0.33 \ \ textrm {s} $. Эта модель обучения без учителя представляет собой абстракцию тактильных сенсорных функций. информация в дискретные тактильные восприятия. Однако кластеризация была проведена только по последним наблюдениям и, таким образом, зависел от движения пальца, e.g., свободные движения без контакта приводили к разным спектрам чем постукивать по поверхности. В этом исследовании был задан вопрос: «Какие навыки будут изучены путем внутренней мотивации роботизированного пальца, чтобы узнать о разное тактильное восприятие? ».

Для этой цели был разработан механизм вознаграждения, награды давались за различные аспекты исследования: награда была высокой за неизученные состояния положения пальцев, побуждающие к исследованиям; награда была дается за то, что попадает в состояние тактильного восприятия, таким образом приводя ощущение к специфическое тактильное восприятие, воплощающее в себе принципы активного восприятия; награда была дается за навыки, которые все еще меняются, поэтому основное внимание уделяется стабилизации навыков.Этот сложный механизм вознаграждения обеспечил появление нескольких по сути своей мотивированные стабилизированные навыки, направленные на достижение определенных тактильных ощущений. Таким образом, каждый развитый навык привел к уникальному восприятию повторяемого манера.

Исследование привело к появлению нескольких конкретных внутренне мотивированных навыки и умения:

1. свободные движения, избегающие поверхности, приводящие к тактильному восприятию свободного воздуха;
2. постукивания, в результате которых получаются уникальные спектры поверхности и;
3. скользящих движения, которые привели к получению спектров, зависящих от текстуры.

Эти хорошо известные и задокументированные тактильные стратегии тактильных ощущений, управляемых пальцами человека. восприятие возникло из внутренней мотивации и не было заранее разработано. Таким образом, Модель развития привела к приобретению тактильных навыков, которые были связаны с уникальным тактильным восприятием.

Список литературы

• Deutsch, D; Петр, М; Knutsen, P M; Ахиссар, Э. и Шнайдман, Э. (2012). Быстрая обратная связь при активном восприятии: изменения взаимодействия усов с объектом, вызванные прикосновением. PLoS One 7 (9): e44272.
• Gordon, G, Ahissar, E (2012). Иерархические петли любопытства и активное восприятие. Нейронные сети 32: 119-129.
• Gordon, G; Фонио, Э. и Ахиссар, Э (2014a). Новые исследования с помощью управления новинками. Журнал неврологии 34 (38): 12646-12661.
• Gordon, G; Фонио, Э. и Ахиссар, Э (2014b). Изучение и управление примитивами исследования. Журнал вычислительной неврологии 37 (2): 259-280.
• Grant, R A; Митчинсон, Б. и Прескотт, Т. Дж. (2012). Развитие контроля усов у крыс в отношении передвижения. Психобиология развития 54 (2): 151-168.
• Pape, L et al. (2012). Изучение тактильных навыков через любопытное исследование. Границы нейроробототехники 6: 6.
• Пирсон, М. Дж. И др. (2013). Одновременная локализация и отображение на биомиметическом роботе с усами с несколькими степенями свободы. В: Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA), 2013 г., (стр.586-592).
• Сайг *, А; Гордон *, G; Асса, Э; Ариэли А. и Ахиссар Э. (2012). Моторно-сенсорное слияние в тактильном восприятии. Журнал неврологии 32 (40): 14022-14032.
• Sullivan, JC et al. (2012). Тактильная дискриминация с использованием активных датчиков усов. Журнал датчиков IEEE 12 (2): 350-362.

Внутренние ссылки

Дополнительная литература

• Gordon, G; Фонио, Э. и Ахиссар, Э. (2014).Новые исследования с помощью управления новинками. Журнал неврологии 34 (38): 12646-12661.
• Gordon, G; Фонио, Э. и Ахиссар, Э. (2014). Изучение и управление примитивами исследования. Журнал вычислительной неврологии 37 (2): 259-280.

Внешние ссылки

См. Также

Влияние возраста и индивидуального опыта на тактильное восприятие на протяжении жизни у женщин

Тактильное восприятие является результатом взаимодействия периферийных и центральных механизмов обнаружения и ощущения объектов, а также различения и оценки их размера, формы и характеристик поверхности.Для различных задач мы исследовали это взаимодействие между процессами тактильного восприятия, в большей степени ориентированными на стимулы снизу вверх, а также между процессами, связанными с вниманием и когнитивными процессами, направленными сверху вниз. Более того, нас интересовало влияние возраста и тактильных ощущений на это взаимодействие. В нашем исследовании приняли участие 299 правшей, которые были разделены на пять возрастных групп: 18-25 лет (N = 77), 30-45 лет (N = 76), 50-65 лет (N = 62), 66-75 лет. лет (N = 63) и старше 75 лет (N = 21). Они заполнили анкету о тактильных ощущениях и оценили свою кожу как очень сухую, сухую, нормальную или жирную.Далее они провели три тактильных теста левым и правым указательными пальцами. Чувствительность к сенсорным раздражителям оценивали с помощью нитей фон Фрея. Для проверки способности различать текстуры использовался тест наждачной бумагой. Пространственная дискриминация была исследована с помощью тактильного кольцевого теста Ландольта. Многофакторный дисперсионный анализ подтвердил линейное снижение тактильных навыков восприятия с возрастом (F (3, 279) = 76,740; p <0,000; pEta ² = 0,452), начиная с раннего взрослого возраста. Наибольшие эффекты возраста были обнаружены для кольцевого теста Ландольта и наименьшие эффекты возраста для теста наждачной бумаги, что указывает на разные наклоны старения.Тактильные ощущения оказали положительное влияние на тактильные характеристики (F (3279) = 4,450; p = 0,005; pEta ² = 0,046), и одномерный дисперсионный анализ ANOVA подтвердил этот эффект для наждачной бумаги и кольцевого теста Ландольта, но не для теста фон Тест Фрея. Используя моделирование структурным уравнением, мы подтвердили два измерения тактильных характеристик; один связан с более периферическими или ранними сенсорными корковыми (восходящими) процессами (т.е.чувствительностью), а другой связан с когнитивными или оценочными (нисходящими) процессами (т.е., восприятие). Интересно, что на процессы сверху вниз сильнее влиял возраст, чем на процессы снизу вверх, что позволяет предположить, что возрастные дефициты тактильных характеристик в основном вызваны снижением центральных перцептивно-оценочных способностей, а не снижением чувствительности.

Ключевые слова: Старение; Продолжительность развития; Тактильная дискриминация; Тактильная чувствительность.

Есть ли тактильное поле?

В то время как пространственная различительная способность зрения была обозначена с некоторыми деталями, о тактильной пространственной чувствительности практически ничего не известно, кроме разрешения по двум точкам, локализации точек и различения размеров.Целью здесь было оценить несколько пространственных различительных способностей дистальной подушечки указательного пальца: различение пространственного несовпадения, различение пространственного интервала, локализация точки и пространственное разрешение. В некоторых случаях было обнаружено, что суждения об относительном пространственном положении чрезвычайно остры — пороги для различения пространственного интервала и для обнаружения несовпадения в трехточечной цели были менее одной пятой от двухточечного порога. Порог локализации точки, определенный при оптимальных условиях, был приблизительно равен 0.17 мм. Эти результаты показывают, что при некоторых условиях прикосновение способно к пространственному различению почти так же остро, как и зрение, если судить путем масштабирования порогов различения с точки зрения соответствующих порогов разрешения. В обычных описаниях кожной чувствительности в учебниках обычно упоминаются два показателя пространственной чувствительности, двухточечное разрешение и точечная локализация, а также разница между ними (Boring, 1930, 1942; Weinstein, 1968; Zigler, 1935), но редко обсуждается с точки зрения лежащего в основе процесса.Точно так же в изучении зрения наблюдалось долгое время, когда различным параметрам пространственной чувствительности (минимальная видимая, минимальная отделяемая, нониусная острота зрения) уделялось мало теоретического внимания. Однако недавно были возобновлены попытки понять эти и связанные с ними показатели зрительной способности (Andrews, Butcher, & Buckley, 1973; Beck & Schwartz, 1979; Sullivan, Oatley, & Sutherland, 1972; Westheimer). , 1976, 1977, 1979; Westheimer & Hauske, 1975; Westheimer & McKee, 1977a, 1977b; Westheimer, Shimamura, & McKee, 1976).Принимая во внимание тот факт, что кожное ощущение, как и зрение, имеет в качестве своей первой стадии двумерную восприимчивую поверхность, можно ожидать, что кожная чувствительность будет демонстрировать некоторое функциональное сходство со зрением. В частности, можно спросить, соответствуют ли различные пространственные различающие способности зрения, обозначенные Вестхаймером (1976, 1977) как «гиперактивности», схожими способностями в области осязания. Мы уже знаем о нескольких тактильных пространственных различениях, которые квалифицируются как примеры тактильной гиперактивности в силу того, что их пороги намного выше резкости разрешения: различение по размеру (Jones & Vierck, 1973; Vierck & Jones, 1969) и вышеупомянутая точечная локализация.Целью этого исследования было дальнейшее изучение пространственных различительных способностей кожного чувства с использованием нескольких пространственных конфигураций, используемых в зрении.

Тактильное восприятие при электровибрации | SpringerLink

Об этой книге

Введение

Эта книга объясняет механизмы, лежащие в основе тактильного восприятия электровибрации, и закладывает основу для обеспечения реалистичной тактильной обратной связи на сенсорных экранах с помощью этого метода.Эффективное использование электровибрации может быть достигнуто только путем одновременного исследования физических и перцептивных аспектов взаимодействия пальца с сенсорным экраном. Для достижения этой цели настоящая работа объединяет имеющиеся знания об электромеханических свойствах человеческого пальца и тактильном восприятии человека с результатами новых психофизических экспериментов и физических измерений. Следуя такому подходу, который сочетает в себе теоретическую и экспериментальную информацию, исследование предлагает новые методы и идеи для создания реалистичных тактильных эффектов, таких как текстуры и края на этих дисплеях.Кроме того, рассматриваются современные исследования в этой области и обсуждаются будущие работы. Представленные междисциплинарные методы и идеи могут заинтересовать студентов, широкие сообщества специалистов в области тактильных ощущений, нейробиологии, инженерии, физики и когнитивных наук, а также отраслевых экспертов по взаимодействию с пользователем и дизайнеров продуктов.

Ключевые слова

Электровибрация Поверхностная тактильность Тактильное восприятие Психофизика Тактильная технология

Авторы и аффилированные лица

1. 1.Машиностроение Университет Коч, Стамбул, Турция

Об авторах

Ясемин Вардар в настоящее время является научным сотрудником отделения тактильного интеллекта Института интеллектуальных систем им. Макса Планка. В сентябре 2020 года она поступит на кафедру когнитивной робототехники Технологического университета Делфта в качестве доцента.Она получила докторскую степень. получила степень магистра в области машиностроения в Университете Коч в 2018 г. получила степень бакалавра в области систем и управления Технологического университета Эйндховена в 2012 году и получила степень бакалавра наук. В 2010 году получила степень бакалавра мехатроники в Университете Сабанчи. До поступления в докторантуру она работала инженером-контролером в отделе аддитивного производства TNO. Ее исследования сосредоточены на разработке тактильных устройств и приложений с учетом возможностей человеческого тактильного восприятия. Ясемин опубликовала свои исследования на ведущих форумах, таких как IEEE Transactions on Haptics и Frontiers in Neuroscience, и получила престижные награды, в том числе награду Eurohaptics Best Ph.D. Премия за диссертацию по тактильности (2018 г.) и стипендия для выпускников TUBITAK (2013 г.)

Библиографическая справка

Тактильное восприятие — CLeAR

Тактильное восприятие

Способность людей ориентироваться в окружающей среде сильно зависит от качества и скорости восприятия.Тактильные ощущения, или ощущение прикосновения и давления, особенно важно для задач как грубого, так и тонкого манипулирования предметами, таких как обработка посылок и письмо. Люди используют данные тактильного зондирования в реальном времени для планирования движения мышц, быстрого тактильного восприятия, распознавания тактообъектов и общей мобильности человека. Точно так же роботы, которым поручено выполнять действия по обслуживанию, которые требуют взаимодействия с людьми или объектами, требуют быстрой и надежной тактильной обратной связи.

В нашей лаборатории мы особенно заинтересованы в том, как восприятие кожи нового поколения может быть использовано для улучшения физического взаимодействия человека и робота для надежного сотрудничества.

★ Члены группы CLeAR

Расширенное тактильное восприятие: обнаружение вибрации через инструменты и схваченные предметы
[PDF]
Тасболат Таунязов ★, Луар Шуй Песня ★, Юджин Лим ★, Хиан Хиан Си, Дэвид Ли, Бенджамин К.К. Ти, Гарольд Со ★
Международная конференция IEEE по интеллектуальным роботам и системам (IROS), 2021
TL; DR: Мы показываем, как роботы могут расширить свое восприятие с помощью захваченных инструментов / объектов с помощью динамического тактильного восприятия.

Дополнительные ссылки: [Github] [BibTeX]

  @inproceedings {taunyazov2021extended,
title = {Расширенное тактильное восприятие: обнаружение вибрации с помощью инструментов и захваченных предметов},
author = {Тасболат Таунязов, Луар Шуй Сонг, Юджин Лим, Хиан Хиан Си, Дэвид Ли и Бенджамин К.К. Ти и Гарольд Сох},
год = {2021},
booktitle = {Международная конференция IEEE по интеллектуальным роботам и системам (IROS)}}  

Обучение мультимодальной взаимной информации (MuMMI) для надежного самостоятельного обучения с глубоким подкреплением
[PDF]
Кайки Чен ★, Йонг Ли ★ и Гарольд Со ★
Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA), 2021
TL; DR: Мы предлагаем новые основанные на взаимной информации сравнительные потери для мультимодального / сенсорного обучения (e .г., зрение, глубина и осязание)

Дополнительные ссылки: [BibTeX]

  @inproceedings {Chen2021MuMMI,
title = {Мультимодальное обучение взаимной информации (MuMMI) для надежного самостоятельного обучения с глубоким подкреплением},
author = {Кайки Чен, Ён Ли и Гарольд Со},
год = {2021},
booktitle = {Международная конференция IEEE по робототехнике и автоматизации (ICRA)}}  

TactileSGNet: нейронная сеть с графическим графиком для распознавания тактильных объектов на основе событий
[PDF]
Fuqiang Gu ★, Weicong Sng ★, Tasbolat Taunyazov ★, and Harold Soh ★
IEEE / RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), 2020
TL; DR: Мы предлагаем новую нейронную сеть с пиковым графом для распознавания объектов по прикосновение с помощью тактильных датчиков событий.

Дополнительные ссылки: [Github] [BibTeX]

  @inproceedings {gu2020tactile,
title = {TactileSGNet: Нейронная сеть графа пиковых значений для распознавания тактильных объектов на основе событий},
author = {Фуцян Гу и Вэйконг Снг и Тасболат Таунязов и Гарольд Со},
booktitle = {Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам},
год = {2020},
month = {October}}  

Быстрая классификация текстур с использованием тактильного нейронного кодирования и нейронной сети с пиками
[PDF]
Тасболат Таунязов ★, Янсонг Чуа, Руйхан Гао, Гарольд Со ★ и Ян Ву
Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам (IROS), 2020
TL; DR: Мы показываем, как возможна классификация текстур с использованием тактильного распознавания и пиковые нейронные сети.

Дополнительные ссылки: [BibTeX]

  @inproceedings {taunyazov2020texture,
title = {Быстрая классификация текстур с использованием тактильного нейронного кодирования и нейронной сети с пиками},
author = {Тасболат Таунязов и Янсонг Чуа, Руйхан Гао и Гарольд Со и Ян Ву},
booktitle = {Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам},
год = {2020},
month = {October}}  

Визуально-тактильное распознавание и обучение на основе событий для роботов
[PDF] [Блог]
Тасболат Тауньязов ★, Weicong Sng ★, Хиан Хиан Си, Брайан Лим, Джетро Куан ★, Абдул Фатир Ансари ★, Бенджамин Ти и Гарольд Со ★
Робототехника: конференция по науке и системам (RSS), 2020
TL; DR: Мы объединить видение событий и тактильное восприятие событий в энергоэффективной структуре восприятия.

Дополнительные ссылки: [Github] [Бумажный сайт] [BibTeX]

  @inproceedings {taunyazov20event,
title = {Визуально-тактильное восприятие и обучение роботов на основе событий},
author = {Тасболат Таунязоз и Вэйконг Санг, Хиан Хиан Си, Брайан Лим, Джетро Куан и
Абдул Фатир Ансари, Бенджамин Ти и Гарольд Сох},
год = {2020},
booktitle = {Proceedings of Robotics: Science and Systems},
год = {2020},
month = {июль}}  

На пути к эффективной тактильной идентификации текстур с использованием гибридного сенсорного подхода
[PDF]
Tasbolat Taunyazov ★, Hui Fang Koh, Yan Wu, Caixia Cai and Harold Soh ★
IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA), 2019
TL; DR: Мы показываем движения касания, которые включают касание и скольжение, что позволяет лучше классифицировать текстуры.

Дополнительные ссылки: [Github] [BibTeX]

  @inproceedings {taunyazov2019towards,
title = {К эффективной тактильной идентификации текстур с использованием гибридного сенсорного подхода},
author = {Таунязов, Тасболат и Ко, Хуэй Фанг и Ву, Ян и Цай, Кайся и Со, Гарольд},
booktitle = {Международная конференция по робототехнике и автоматизации, 2019 г. (ICRA)},
pages = {4269–4275},
год = {2019},
organization = {IEEE}}  

Итеративное изучение объектов на ощупь: интерактивные дискриминативные и генеративные модели для тактильного распознавания
[PDF]
Гарольд Со и Яннис Демирис
IEEE Transactions on Haptics, 2014.
TL; DR: Журнальная версия нашей статьи IROS 2021 по тактильному обучению онлайн. Включает как генеративное, так и дискриминационное обучение с онлайн-обучением без учителя.

Дополнительные ссылки: [Ссылка издателя] [Github] [BibTeX]

  @article {article,
author = {Сох, Гарольд и Демирис, Яннис},
год = {2014},
месяц = ​​{05},
pages = {512-525},
title = {Постепенное изучение объектов на ощупь: онлайн-дискриминативные и генеративные модели для тактильного распознавания},
объем = {7},
journal = {IEEE Transactions on Haptics},
doi = {10.1109 / TOH.2014.2326159}}  

Онлайн-эксперты по пространственно-временным гауссовским процессам с приложением к тактильной классификации
[PDF]
Гарольд Со, Янью Су и Яннис Демирис
Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам, Виламура, Португалия, 2012 г.
TL; DR: Мы показываем, что классификация объектов на ощупь на роботе iCub может быть изучена в интерактивном режиме

Дополнительные ссылки: [Ссылка издателя] [Github] [BibTeX]

  @INPROCEEDINGS {soh3012tactile,
author = {Сох, Гарольд и Су, Янью и Демирис, Яннис},
booktitle = {Международная конференция IEEE / RSJ по интеллектуальным роботам и системам, 2012 г.},
title = {Онлайн-эксперты по пространственно-временным гауссовским процессам с применением к тактильной классификации},
год = {2012},
volume = {},
число = {},
pages = {4489-4496},
doi = {10.1109 / IROS.2012.6385992}}  

Документы по исследованию тактильного восприятия осязания

Эта страница предназначена для того, чтобы показать вам, , как написать исследовательский проект по теме, которую вы видите здесь. Изучите наш образец или закажите специальную письменную исследовательскую работу у Paper Masters.

Закажите нестандартную исследовательскую работу по ЛЮБОЙ теме .

Антропология — просмотрите наши статьи по антропологии, посвященные мировой культуре и американской культуре в свете того, как развивались общества.

Искусство — Живопись, скульптура, биографии художников, очерки из фильмов и медиа-темы. Также перечислены темы истории искусства и кинообзоров.

Бизнес и MBA — бизнес-тематические исследования, темы управления бизнесом, профили компаний и тематические исследования отраслевых исследований. Поднимите свой MBA на новый уровень и используйте наши творческие идеи по бизнес-темам.

Уголовное правосудие — тематические идеи для специалиста по уголовному правосудию. Новые способы изучения криминологической статистики, профилирования ДНК, закона о 3 забастовках и многого другого!

Экономика — Экономические темы от Адама Смита до ОПЕК и цены на нефть — доступно множество замечательных предложений по темам, которые придадут вам уникальный поворот в любой исследовательской работе по экономике.

Образование — Мы специализируемся на исследованиях в области образования и располагаем самым актуальным списком тем, доступных для специализации «Образование». От стандартов учебной программы до улучшения результатов обучения — нет такой образовательной темы, которую мы не предлагаем вам с уникальной точки зрения с помощью наших примеров тем курсовой работы.

География — География иногда бывает трудно представить уникальную тему в вашей исследовательской работе. Paper Masters предлагает вам широкий выбор тем курсовой работы по географии.Используйте наши образцы для начала!

Литература — основные литературные темы становятся шедеврами, если вы используете предложения по тематике курсовой работы от Paper Masters. Сотни предложений по темам в диапазоне от Гильгамеш до Стеклянный зверинец до Бог мелочей — все они могут дать вам преимущество в вашей курсовой работе по литературе.

Медицинское здоровье — Темы медицинских исследований в области здравоохранения помогают студентам-медсестрам, врачам или специалистам в области медицинского администрирования выступать с уникальными презентациями по общим медицинским темам, таким как ожирение, СДВГ, эвтаназия, остеопороз и т. Д.

Военные — Военная история, стратегия, сражения и общая информация представлены в виде образцов тематики исследовательских работ.

Медсестринское дело — Темы, написанные специально для студентов медсестер — Рынок работы медсестер, медсестры-анестезиологи, Бетти Нойман и История медсестринского образования — это лишь некоторые из тем, которые вы можете выбрать.

Философия — Философию бывает трудно понять, и еще сложнее написать курсовую работу. Получите продуманные предложения по философским темам из нашего огромного количества идей.Такие темы, как иллюзия свободы воли, справедливость в Городе Бога, Платоновская аллегория пещеры и многие другие.

Политология — Предложения курсовой работы по политологии содержат предупреждающие темы о демократии, свободе, президенте и Конгрессе, новой жизни с интересными и новаторскими поворотами в общих заданиях по политологии.

Психологические исследования — темы психологических исследований посвящены когнитивному и психологическому развитию, психическим заболеваниям, эмоциональному интеллекту и многому другому.Любая тема психологии, которая вам нужна, у нас есть предложение для отличной статьи.

Религия — индуизм, буддизм, христианство, иудаизм и другие предложения по темам мировых религий.

Наука — Темы курсовой работы по науке, которые дают вам уникальные идеи для ваших исследований по всему, от глобального потепления, генома человека, полезных ископаемых, неандертальцев и еще 100 тематических идей.

Социология — аборты, злоупотребление психоактивными веществами, однополые браки, исследования этнических групп, бедность и преступность, жестокое обращение и другие социальные темы, актуальные сегодня.

Технологии и компьютеры — Сетевой нейтралитет, компьютерные вирусы и достижения в области технологий. Предложения по темам. Объясните сложные вопросы технологий и информатики с помощью наших предложений по темам.

История США — История идеи курсовых работ варьируются от ацтеков Нью-Мексико до Сидящего Быка и ранней американской истории.