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可以摸的互联网:比 5G 还快,科学家让父母远程“抱”孙子

2021-07-07 09:12:54

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远程视频已经满足不了思念亲友的澎湃情感了,不仅要看得见,还要能摸得着。

最近,悉尼大学的一项研究,就让“远程触摸”变成了现实。

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▲ 侯占伟在使用触觉互联网(图片来源:悉尼大学)

只要戴上一副特制手套、一支手写笔,或者其他类型的触觉设备,就能通过网络,将触觉感受传递给千里之外的另一个人。

在这一新奇体验的幕后功臣,是悉尼大学物联网与电信中心研究员侯占伟、物联网专家 Branka Vucetic 教授及其研究团队。他们开发了一种能减少通信延迟的方法,能让分居两地的家庭成员通过互联网实现“触摸”。

不仅如此,触觉互联网还有相当广泛的潜在应用场景:比如,消费者在线购物时摸出面料质感,医生远程为患者诊断健康状况,工程师远程对自动化工厂进行紧急维修等等。

01.“我想让父母在疫情期间能抱到孙子”

2020 年 10 月,侯占伟博士和他的妻子第一次晋升为了父母。

他们有了一个可爱的小男孩,但由于侯占伟在澳大利亚,而他的父母住在中国,严格的边境限制使得他们还没能亲自见到孙子。

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▲ 侯占伟和他的家人(图片来源:悉尼大学)

受疫情影响,全球旅行禁令和边境关闭,使得身处不同国家的家人难以相见。“我在中国的父母没有机会抱一抱他们唯一的孙子,这对我们所有人来说都很遗憾。”侯占伟说。

尽管侯占伟经常会与父母视频通话,还会定期给孩子的爷爷奶奶发孩子的照片,但他们最想要的是捏住孩子胖乎乎的手臂,哄他入睡。

除了希望父母能早点见到自己的孩子外,侯占伟也希望这项新研究能为触觉互联网做出贡献:“让分居两地的家人们,能握手、拥抱。”

02. 用 AI 攻克 5G 技术解决不了的超低延迟问题

将触觉从一个地方传输到另一个地方,需要超低延迟和高可靠性。

在计算、电气和信息工程领域中,延迟是指用户操作所产生的数据在传输或复制的过程中所需要的时间。

在真实场景中,如果你的手触摸到某个东西,那么你立刻就会感受到它的表面是光滑还是粗糙,这种触感的反馈不会滞后。同样,要让触觉互联网正常工作,也应保留这样的特征。

“目前的互联网技术主要支持视音频媒体的传输。”侯占伟提到当前研究的主要攻克方向,“我们想让触觉互联网发挥作用,就要减少延迟,并提升模拟触觉的精度。”

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▲ 侯占伟和他的触觉设备(图片来源:悉尼大学)

他提到尽管 5G 技术为无线接入网和触觉互联网的长途通信提供了超可靠的低延迟通信,但这“还不够快”,远不及“速度上限”—— 光速。

“光或射频信号每 1 毫秒可以通过光纤传播 200 公里,或在空气中传播 300 公里,这意味着如果通信距离大于 300 公里,光或射频信号的传播延迟就远远大于 1 毫秒的延迟要求。”侯占伟说。

物联网专家 Branka Vucetic 教授谈道,他们正利用 AI 深度学习技术来优化通信的延迟,并提高可靠性。不过他们尚未详细透露深度学习是如何降低通信延迟的。

目前用 AI 降低通信延迟的案例较少。清华大学聂晓辉等研究人员曾通过深度学习动态选择合适的算法,加速长流数据传输,以降低延迟。

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▲ 侯占伟的触觉设备(图片来源:悉尼大学)

03. 打开 6G 的大门,在地球也能“维修”空间站

触觉互联网并不是新鲜的概念。它并不严格指实际意义上的触觉,而是指触觉反馈背后超快的响应速度。

早在 2014 年德国教授 Gerhard P. Fettweis 就率先提出了这一概念。他认为,触觉互联网是一种低延迟、高可靠性、高安全性的互联基础设施。

同年 8 月,国际电信联盟(ITU)发布一项触觉物联网的技术观察报告(Technology Watch Report),该报告概述了触觉互联网的潜力,探讨了其在工业自动化和运输系统、医疗保健、教育和游戏等应用领域的前景。

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▲ 触觉物联网的技术观察报告

国内也曾在触觉互联网方面也有成果。例如华为在 2015 年上海世界移动通信大会上展示了 TAC-2020 机器人艺术家。该机器人可以模仿人类的触觉,将人类在平板电脑上绘制的每一笔画都精确地模仿到画布上。

Branka Vucetic 教授认为:“触觉通信和触觉应用将会成为 6G 和工业 5.0 的核心应用 —— 这些技术基于下一代技术,可以改善人类与机器之间的互动和协作。”

尽管这一技术的更多细节尚未披露,但它已经为我们提供了相当多的想象空间。

比如,人类可以远程操控在危险区域工作的机器人,当机器人看到或摸到什么东西时,能让在安全区的人类同步看到或感受到。

再比如,远程手术过程中,医生不仅能细致地观察患者的症状或伤口,“望闻问切”都成为可能。

未来,触觉互联网甚至有希望让地球上的工作人员通过更多感知互动,远程对太空基础设施进行维修。

04. 结语: 通信技术的突破让触觉互联网成为可能

触觉互联网研究进步的本质,是通信技术的不断突破。从 2G 到 5G,研究人员不断冲刺新的速度高峰,缩短与光速的距离。正是在通信技术的演进下,各种远程操作以及 VR/AR 的应用愈发普及。

尽管触觉技术市场未来可期,但目前很多触觉技术的应用都还是试验性质,真正大规模量产应用,还有非常长的路要走,普及触觉技术的任务任重道远。


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