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可以摸的網際網路:比 5G 還快,科學家讓父母遠端“抱”孫子

遠端視訊已經滿足不了思念親友的澎湃情感了,不僅要看得見,還要能摸得著。

最近,悉尼大學的一項研究,就讓“遠端觸控”變成了現實。

▲ 侯佔偉在使用觸覺網際網路(圖片來源:悉尼大學)

只要戴上一副特製手套、一支手寫筆,或者其他型別的觸覺裝置,就能通過網路,將觸覺感受傳遞給千里之外的另一個人。

在這一新奇體驗的幕後功臣,是悉尼大學物聯網與電信中心研究員侯佔偉、物聯網專家 Branka Vucetic 教授及其研究團隊。他們開發了一種能減少通訊延遲的方法,能讓分居兩地的家庭成員通過網際網路實現“觸控”。

不僅如此,觸覺網際網路還有相當廣泛的潛在應用場景:比如,消費者線上購物時摸出面料質感,醫生遠端為患者診斷健康狀況,工程師遠端對自動化工廠進行緊急維修等等。

01.“我想讓父母在疫情期間能抱到孫子”

2020 年 10 月,侯佔偉博士和他的妻子第一次晉升為了父母。

他們有了一個可愛的小男孩,但由於侯佔偉在澳大利亞,而他的父母住在中國,嚴格的邊境限制使得他們還沒能親自見到孫子。

▲ 侯佔偉和他的家人(圖片來源:悉尼大學)

受疫情影響,全球旅行禁令和邊境關閉,使得身處不同國家的家人難以相見。“我在中國的父母沒有機會抱一抱他們唯一的孫子,這對我們所有人來說都很遺憾。”侯佔偉說。

儘管侯佔偉經常會與父母視訊通話,還會定期給孩子的爺爺奶奶發孩子的照片,但他們最想要的是捏住孩子胖乎乎的手臂,哄他入睡。

除了希望父母能早點見到自己的孩子外,侯佔偉也希望這項新研究能為觸覺網際網路做出貢獻:“讓分居兩地的家人們,能握手、擁抱。”

02. 用 AI 攻克 5G 技術解決不了的超低延遲問題

將觸覺從一個地方傳輸到另一個地方,需要超低延遲和高可靠性。

在計算、電氣和資訊工程領域中,延遲是指使用者操作所產生的資料在傳輸或複製的過程中所需要的時間。

在真實場景中,如果你的手觸控到某個東西,那麼你立刻就會感受到它的表面是光滑還是粗糙,這種觸感的反饋不會滯後。同樣,要讓觸覺網際網路正常工作,也應保留這樣的特徵。

“目前的網際網路技術主要支援視音訊媒體的傳輸。”侯佔偉提到當前研究的主要攻克方向,“我們想讓觸覺網際網路發揮作用,就要減少延遲,並提升模擬觸覺的精度。”

▲ 侯佔偉和他的觸覺裝置(圖片來源:悉尼大學)

他提到儘管 5G 技術為無線接入網和觸覺網際網路的長途通訊提供了超可靠的低延遲通訊,但這“還不夠快”,遠不及“速度上限”—— 光速。

“光或射頻訊號每 1 毫秒可以通過光纖傳播 200 公里,或在空氣中傳播 300 公里,這意味著如果通訊距離大於 300 公里,光或射頻訊號的傳播延遲就遠遠大於 1 毫秒的延遲要求。”侯佔偉說。

物聯網專家 Branka Vucetic 教授談道,他們正利用 AI 深度學習技術來優化通訊的延遲,並提高可靠性。不過他們尚未詳細透露深度學習是如何降低通訊延遲的。

目前用 AI 降低通訊延遲的案例較少。清華大學聶曉輝等研究人員曾通過深度學習動態選擇合適的演算法,加速長流資料傳輸,以降低延遲。

▲ 侯佔偉的觸覺裝置(圖片來源:悉尼大學)

03. 開啟 6G 的大門,在地球也能“維修”空間站

觸覺網際網路並不是新鮮的概念。它並不嚴格指實際意義上的觸覺,而是指觸覺反饋背後超快的響應速度。

早在 2014 年德國教授 Gerhard P. Fettweis 就率先提出了這一概念。他認為,觸覺網際網路是一種低延遲、高可靠性、高安全性的互聯基礎設施。

同年 8 月,國際電信聯盟(ITU)釋出一項觸覺物聯網的技術觀察報告(Technology Watch Report),該報告概述了觸覺網際網路的潛力,探討了其在工業自動化和運輸系統、醫療保健、教育和遊戲等應用領域的前景。

▲ 觸覺物聯網的技術觀察報告

國內也曾在觸覺網際網路方面也有成果。例如華為在 2015 年上海世界行動通訊大會上展示了 TAC-2020 機器人藝術家。該機器人可以模仿人類的觸覺,將人類在平板電腦上繪製的每一筆畫都精確地模仿到畫布上。

Branka Vucetic 教授認為:“觸覺通訊和觸覺應用將會成為 6G 和工業 5.0 的核心應用 —— 這些技術基於下一代技術,可以改善人類與機器之間的互動和協作。”

儘管這一技術的更多細節尚未披露,但它已經為我們提供了相當多的想象空間。

比如,人類可以遠端操控在危險區域工作的機器人,當機器人看到或摸到什麼東西時,能讓在安全區的人類同步看到或感受到。

再比如,遠端手術過程中,醫生不僅能細緻地觀察患者的症狀或傷口,“望聞問切”都成為可能。

未來,觸覺網際網路甚至有希望讓地球上的工作人員通過更多感知互動,遠端對太空基礎設施進行維修。

04. 結語: 通訊技術的突破讓觸覺網際網路成為可能

觸覺網際網路研究進步的本質,是通訊技術的不斷突破。從 2G 到 5G,研究人員不斷衝刺新的速度高峰,縮短與光速的距離。正是在通訊技術的演進下,各種遠端操作以及 VR/AR 的應用愈發普及。

儘管觸覺技術市場未來可期,但目前很多觸覺技術的應用都還是試驗性質,真正大規模量產應用,還有非常長的路要走,普及觸覺技術的任務任重道遠。