上接: 自由自在地使用機械強化的能力,創造一個人人都可以活躍的社會(上)
習慣了「第六手指」
取掉時甚至覺得有點落寞
人真的能將擴張了的身體視爲自己的一部分嗎?當它不像義手或義肢那樣作爲彌補身體缺陷的人造部位,而是作爲添加人本來不具備的部位時是否也能視若己出呢?爲探索這個答案而開發的是名爲「第六手指(Sixth Finger)」的人造小拇指。以前也有過靠腿部動作來操作人造指的人造身體。而第六手指佩戴在小指旁邊,被設計成只有手臂肌肉做出通常情況下不做的動作時才會動作,所以可以獨立於身體的其他部位來獨立操作(圖2)。
圖2:可獨立操作的「第六手指(Sixth Finger)」
「第六手指」内置根據手臂肌肉的電活動量進行控制的馬達。利用馬達驅動手指工作。透過在手掌中間的佩帶可刺激皮膚的針,把手指的彎曲和伸展狀態透過皮膚感覺來回饋給使用者。
研究人員讓18名成年人佩戴了第六手指,進行了約一個小時的手指彎曲與伸展練習以及敲擊鍵盤的練習,然後觀察了佩戴者的感覺和行為變化。結果顯示,18名參與者全都能憑直覺並按自己的意願操控第六手指。另外,研究證明,越是強烈地感覺到第六手指是自己身體一部分的人,佩戴手指的手部邊緣位置感覺就越模糊,將其視爲自己身體的一部分。還有不少人在取下已經習慣了的人造手指時甚至產生了落寞的感覺。
那麼,何種程度的擴張或分身能讓人在產生人機一體的感覺並行動呢?反之覺得不自在時,如何提供支援才能讓人感覺自在呢?或者說,要想以與自己的身體相同的感覺操控虛擬身體,都需要些什麼呢?研究人員讓佩戴者邊看網路空間中隨機排列的手腳影像邊行程全身,調查了他們是否覺得這些手腳和全身是自己的(圖3)。研究結果是,參與者覺得手腳是自己的,但對全身則沒有擁有感。
參與者 在身體實際位置顯示手腳 隨機顯示手腳
圖3:「Scrambled Body」隨機顯示手腳排列影像
手足配備感測器並佩戴頭戴顯示裝置的實驗參與者(左)。在手腳顯示在與實際身體相同的位置時,參與者會覺得是自己身體的一部分,並且能在手腳之間的空間感覺到透明的全身(中央)。而看到空間中隨機顯示的手腳時,雖然會覺得手腳是自己的,但對全身則沒有擁有感(右)。
此外,研究專案還取得了很多有趣的成果,比如發現了人與機械協調運動時機械側提供支援的有效時機,明確了兩個人在網路空間共用一個替身,共同執行任務時的運動特性等(圖4、5)。前者可用於開發消除人的意圖與機械動作之間的偏差,能順暢地支援人的行動的人機協作系統;後者便於今後提出透過使用VR和共用配備機器人的身體實施協調作業的新方式。
圖4:預測並支援人運動的人機協作系統
測量手臂的運動和機械爲手臂提供支援之間的時差,尋找機械介入的合適的時間範圍。經實驗應答,要想防止人與機械的動作之間出現偏差,有效的方法是讓人的感覺適應機械的動作。
圖5:兩人操作一個共用替身
還應用於體育和藝術領域
希望將成果傳遞給更多人
稻見教授爲了將這些研究成果普及至社會,還在體育運動以及融合各種形式的媒體藝術領域積極開展活動。其中之一的「超人運動」,是一項讓任何人,包括那些不擅長運動的人、身體殘障的人和老年人等都可以利用自在化身體享受樂趣的新型運動(圖6)。這種運動不僅能享受「快速奔跑」或者「利用感官強化功能在黑暗中躲避障礙物到達終點」等比賽,參加者還能在比賽的同時相互交流,參加創造新運動的「駭客松」(程式設計馬拉松)活動。目前。獲得官方認證的比賽專案已經達到31種。
圖6:超人運動認證比賽「CYBER BOCCIA S®」
硬地滾球本身是一項起源於歐洲,專門爲重度腦癱患者或有同等程度的重度肢體殘障的人設計的運動,也是帕運的正式比賽專案。「CYBER BOCCIA S®」保留了硬地滾球的優點,同時結合3D影像的逼真效果,顏色隨着球的行程而發生變化,以及大型顯示裝置等,將其變成了一項讓衆多觀衆也能樂在其中的比賽。
稻見教授推廣這樣的對外開放的活動是爲了讓更多的人接觸到研究成果。稻見教授從小就喜歡理科,遺憾的是小學時未能難遇到能分享這種樂趣的朋友。同理,即使研究機構取得了優秀的成果,能夠主動前來獲取資訊的人目前還很有限。稻見教授說:「我認爲,要把成果傳遞給那些對科學不感興趣的人,最好的方法是先從體驗產生共鳴入手。透過新的推廣手法培養新的科學素養也是這個專案的重要使命。」
爲了使成果保持可持續,稻見教授還致力於研究成果的商業化。過去稻見教授曾嘗試透過大學TLO(技術轉移機構)將成果轉讓給企業,但結果並不令人滿意,後來改成了從腦力激盪階段開始就與企業合作的方法。以便讓有能力創造新鮮事物的研究人員與尋找新業務商機的企業一起討論,從而產生出有趣的產品。目前已有多個以自在化身體調查研究團隊爲中心,與初創企業等開展的聯合研究專案已起動。
海外將自在化身體視爲日本風格的研究。例如在歐洲共同體,由於社會倫理規範的終極因數,很難將身體沒有殘障的人作爲身體擴張的研究物件。稻見教授表示「與追求普世感的科學不同,技術與傳統文化和福斯文化一樣,紮根於當地文化背景的研究有時會帶來獨創性。我想將自在化身體作爲發源自日本的技術,將其開闢成一個新領域。」
圖7:實施身體自在化的「第三和第四臂」
2019年開發的「MetaLimbs」(上)和可以稱之爲其虛擬實境版的「第三和第四臂」(下)。二者的共同點是都與腿部動作聯動。在「第三和第四臂」中,佩戴者透過佩戴系統,並透過VR上的機械臂做觸球等練習,進而成功捕捉到了對系統週遭環境的感知(近端空間)和自己手臂增加的感覺(額外肢體感覺)。
這項研究乍一看好似一場遊戲,卻蘊含有改變社會構造,成爲支撐新型社會之基礎的可能性。2022年6月,稻見教授及其團隊還成功將2019年開發的「MetaLimbs」實施了可稱之爲虛擬實境版的「第三和第四臂」的身體自在化(圖7),使得自由自在地使用替身擴張功能的未來又離我們近了一步。擺脫肉體的束縛,進入自由自在的新身體的日子也許已經不再遙遠。(全文完)(TEXT:櫻井裕子,PHOTO:石原秀樹)
原文:JSTnews 8月號
翻譯編輯:JST客觀日本編輯部