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德國學者和谷歌員工開發“電子紋身”:捏捏雀斑就能撥出電話

有沒有設想過這樣一種情形:捏一捏某一處你如數家珍的雀斑, 你就撥出了一個電話?不僅是雀斑, 你的手指關節、皺紋、傷疤等等位置都成為電腦、智慧手機的調控按鈕。

來自德國索爾布呂肯大學(Saarland University)和美國穀歌公司的研究人員認為, 這並不是觸不可及的, 他們正在設計如何把身體各部分的皮膚改造成用來人機交互的介面。 一片超薄的臨時電路板會像紋身一樣會附在皮膚表面, 通過觸碰、擠壓、彎曲等動作, 這些“電子紋身”會接收信號, 發出指令。 研究人員將這些具有交互潛力的部位命名為“皮膚地標(SkinMarks)”。

今年5月, 他們將在美國丹佛召開的人機交互國際會議(the ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems)上報告這一成果。 目前, 他們未經同行評議的論文已經公開。 研究資金來自德國科學基金會(DFG)、歐洲研究委員會(ERC)和穀歌獎教金。

把具有識別度的皮膚部位設計成對觸摸敏感的按鈕, 研究人員的這一靈感啟發於, 人們總是可以直觀地感受到自己的輪廓起伏和胎記等位置。 既然如此, 研究人員認為, 這是一片被忽視的區域, 可以很大程度上拓寬人機互動的範圍。

臨時性的紋身紙很薄, 厚度不及人的一根頭髮絲, 研究人員使用可以導電的墨水在上面畫出導線和電極, 然後將紋身紙貼在皮膚表面。 皮膚具有彈性, 還可以彎曲和延伸, 而電子紋身會對皮膚表面的變化做出回饋,

依此, 研究人員在同一位置設置了多種指令。

這樣一來, 研究人員設想的是, 人們彎曲帶有電子紋身的手指, 就可以控制音樂的播放或者暫停。 握拳後, 突出手指關節可以充當4枚按鈕, 連成一條線, 相當於一個調節滑塊, 可以控制音量的大小。

此外, 利用電致發光的原理, “電子紋身”在電流通過時會發光, 人們就可以選擇自己鍾愛的圖示作為紋身, 這樣收到資訊時, 圖示紋身會被點亮。 幾天後, 如果不再需要, 紋身可以被擦洗掉。

“皮膚地標”可以支援a觸碰、滑動;b擠壓;c彎曲;d電致發光等多種形式。

通過不斷修改紋身紙的厚度、靈活度以及導電墨水的種類, 研究人員試圖在各種“皮膚地標”上設計不同的控制方式。

他們一共確定出5種不同類別的“地標”,

分別是骨骼標誌(骨骼引起的彎曲和高低)、皮膚微結構(皺紋等)、彈性標誌物(手指蹼等)、視覺化皮膚標誌物(雀斑、痣等)、可拆卸配件(戒指、手錶等)。

5種不同類別的“地標”, 分別是a骨骼標誌(骨骼引起的彎曲和高低)、b皮膚微結構(皺紋等)、c彈性標誌物(手指蹼等)、d視覺化皮膚標誌物(雀斑、痣等)、e可拆卸配件(戒指、手錶等)。

為了測試這些電子紋身, 研究人員將其連接電腦, 將來還會連接安卓智慧手機。 “現在我們已經測試了技術的可行性, 接下來會將它付諸現實。 ”該研究的負責人、德國索爾布呂肯大學博士生馬丁·魏格爾(Martin Weigel)對英國《新科學人》雜誌說。

目前而言, 研究人員仍然需要破解電子紋身在現實中遇到的麻煩。

比如, 如何盡可能地縮小微控制器的大小。 微控制器是將信號從紋身傳遞至電腦或者智慧手機的設備, 在這項研究中, 研究團隊使用銅帶將紋身和一個Arduino微控制器接連在一條腕帶上, 但仍然笨重的積體電路會讓人戴著覺得不舒適。

此外, 一些無意之間的觸碰會導致多餘的信號插入, 這是目前團隊遇到的另一問題。 一種可能的解決方案是設計出更好的控制手勢, 這樣可以避免無意之間撥出電話等。

可穿戴設備的熱潮並不是初起, 類似“電子紋身”的應用也早已用之, 比如在醫生監控病人的生命特徵時。 但沒有參與該項目的同行、美國卡內基梅隴大學助理教授克裡斯·哈裡斯(Chris Harrison)對《新科學人》表示, 這依然是一項“令人驚歎的研究”,

因為臨時紋身價格低廉, 操作簡單, 可以為藝術家、程式家、電子愛好者所廣泛使用。

在哈裡斯看來, 可穿戴設備的未來趨勢會基於皮膚展開, 但類似的電子紋身成為主流可能還需10年。 “想像一下, 2050年的一天, 你會光顧數字紋身店。 5分鐘後, 你就可以走出店鋪, 同時前臂上已經安裝好了iPhone22。 ” 哈裡斯說。

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