宝宝离开妈妈的身体，从潮湿的温室来到人间。温度变化的不适让他第一次哭了起来；10岁时，他贪玩，成绩很差。母亲的耳光落在他的胳膊上，痛得他记不得了。你努力，就会被打；17岁被喜欢的女孩拒绝，夏日的烈日，身上黏糊糊的汗水，满是失落，那是酸溜溜的青春；35岁创业失败，坐拥沙滩。对这个中年人最后的意志又一次的冲击；89岁，躺在病床上，牵着爱人的手，皮肤干燥却又温暖有力，让人安心，然后沉沉睡去……当人们回首往事他们自己不难发现，那些刻骨铭心的回忆往往伴随着肢体接触。因为触觉是人体发展最早、最基本的感觉，也是人体中分布最广、最复杂的感觉系统。它是人类认识外界事物、探索世界奥秘的重要途径。虽然人的触觉优先于视觉和听觉，但在日常生活中，闭上眼睛就会失去视觉，捂住耳朵就会失去听觉。失去触觉的感觉很难理解，所以我们往往会忽略触觉。重要性。在元宇宙中也是如此。在视觉、听觉等感知已经实现的元宇宙中，触觉技术还处于相对初级的阶段。清华大学材料学院教授朱宏伟表示，元界融合了多种传感技术，其中最核心的部分是体现触觉的传感技术。可以说，触觉传感技术已经达到了需要具体实践的条件，但如何利用触觉传感器屏蔽人体原有的感知，获得新的感知并增强，从而达到逼真的效果，是实现元宇宙的关键。.戒指。从触觉感应到触觉智能《头号玩家》主人公完成第一个彩蛋任务并获得奖励后，第一件事就是购买梦幻X1触觉套装，进入游戏世界体验。女主轻轻拍了拍自己的手，瞬间，两人牵手在舞池里翩翩起舞。X1套装让他感受到触感和温度，仿佛真的在和谁跳舞。“沉浸感”是畅游元界的必要条件，而X1套装就是最好的解决沉浸感的方法。在元宇宙中，如果你想做一个像X1触觉套装这样的可穿戴设备，你需要触觉传感器达到非常智能的水平。朱宏伟认为，触觉传感器包括传感材料、软件和硬件三部分，其中传感材料是核心部分。传感材料采集外界刺激的物理信号，将其转化为数字信号，传输给数据分析处理模块，再传输给反馈和驱动模块。在这个系统中，材料的比例在空间和质量上要小，同时满足轻、薄、软、强度、导电、透明、容量等特点。因此，从功耗的角度来看，传感器将采用光电、人体运动供电等新能源供电方式。软件层面包括数据处理和分析。随着数字孪生技术和神经形态计算概念的发展，结合人工智能、机器学习和生命体计算对数据进行分析和处理，大大扩展了触觉信号处理的工具和手段。硬件层面包括模拟仿生人体、四肢和一些驱动装置。最早的触觉传感器体验只是简单的压力感应。随着对触觉的进一步分析，研究人员发现，触觉包括温度、湿度、表面流动等综合感知。在硬件方面，也从简单的压力感应到触觉感应，从手持到可穿戴再到植入，更好地将触觉传感器信号与人体感知信号融合。朱宏伟认为，触摸在元宇宙中的实现是植入式和可穿戴式的。可植入设备通过触觉芯片嵌入皮肤的皮下组织。目前已有很多植入式生物传感器，如血糖监测、脑机接口等，以达到观察各种生命体征的效果。在目前的设想中，植入式触觉传感器芯片用于在一些特殊场景下恢复缺失的触觉。可穿戴设备应该是可编织的，可以与衣服结合，或者将传感器材料附着在皮肤上进行结构设计和布线。“如何将传感材料、软件和硬件无串扰地集成耦合，实现高度统一的可靠性、一致性和耐用性，是目前元界传感器布局面临的最大问题。”朱宏伟说。多感官叠加的现实虽然理论和实践证明触觉感知是可以实现的，但要在元宇宙中应用还需要时间。由于触觉是一种复杂的感知，传统单一的压力传感器和运动传感器无法满足元界的场景需求。触觉传感器处理的数字内容需要更接近现实的真实感知，才能让用户获得更好的沉浸式体验。由于触觉感知的复杂性，触觉传感注定是一门多学科的技术。从材料到算法再到驱动是一个多功能的集成系统。传感材料涉及材料物理和化学；算法涉及计算和信息；反馈细节涉及电子学和微电子学，并与人工智能、神经形态计算甚至类脑设备相结合。要求也更加严格。要求很高的算法通常被认为需要极高的精度和灵敏度。但朱宏伟并不认为触觉传感器越灵敏越好。在他看来，对于机器来说，所有的传感器都有一个劣势：不能同时满足灵敏度和可靠性这两个相互矛盾的特性。因此，一旦追求极致的灵敏度，稳定性和可靠性必然下降。如何平衡两者的关系，是当前传感技术亟待解决的问题。就像我们的眼睛没有相机那么清晰，我们的嗅觉没有搜救犬那么灵敏，但我们依然可以充分感受世界的美好。触觉感知技术的另一个挑战是如何利用触觉感知来屏蔽虚拟空间中人体自身的触觉，获得超越人类感知的能力。朱宏伟表示，当触觉传感器应用于人体时，会出现两种表现，一种是触觉传感器作用于人体的感知，另一种是人体本身的触觉感知。为了有更身临其境的体验，需要屏蔽掉身体原有的感知，在元宇宙中获得新的感知，这可能需要两套传感器同时进行。元宇宙正在获得触觉感知在触觉传感技术方面，研究人员从未停止探索。目前，包括美国斯坦福大学和西北大学、日本东京大学、新加坡国立大学在内的全球多个实验室都在开展触觉传感器相关领域的研究。2021年诺贝尔生理学或医学奖获得者是美国科学家DavidJulius和ArdenPattaputian，他们在感觉温度和触觉方面的发现。DavidJulius使用辣椒素（一种来自辣椒的刺激性化合物，会引起灼烧感）来识别皮肤神经末梢中的热敏传感器。ArdenPattaputian发现了一种新型传感器，它使用对皮肤和内脏器官中的机械刺激作出反应的压敏细胞。进入元宇宙的Meta（前Facebook）RealityLab（RL）于2021年3月推出了一款触觉感应手套。这款手套可以在虚拟世界中重现现实生活中的一系列触觉感受，包括模拟人手抚摸材质纹理的感觉、压力反馈和振动反馈。图片来自：MetaRealityLabs该技术借鉴了软机器人技术的最新进展，用微型气阀代替了笨重的电机。同时，朱宏伟认为，寻找石墨烯等贴合皮肤的二类材料是未来传感材料的发展趋势。从目前的研究来看，它还可以用于改进传统的传感材料，例如将传统的触觉传感材料小型化，进行分布式或特殊结构设计以满足当前的使用要求。然而，微型触觉传感器在能耗方面的要求也更高。可利用人体运动过程中的太阳能、机械能等新能源持续供电，也可采用非工作时间不耗电的无源电阻式传感器。此外，触觉传感器的能耗还与器件模块的布局数量和阵列数量有关，但一般来说，能耗应控制在微瓦甚至纳瓦级别。朱宏伟表示，未来元界产业如何发展，取决于人类未来对生活方式和生活习惯的需求。比如柔性电子技术已经发展了很多年，技术也比较成熟，但是现在人们的生活方式对柔性屏的要求还不够高，反而更适合传统的硬屏。但在虚拟世界中，柔性电子和可穿戴设备肯定会成为核心部件。近年来，触觉传感器一直保持着非常快速的发展趋势。随着5G、物联网等新兴产业的兴起，触觉传感器将迎来更大的发展机遇。同时，他预测未来3-5年内，触觉感知在元界某些领域和场景中的应用将会实现。诗人赞美生命来到人间：“我出生，好不容易来到这里，眼睛还没有睁开，耳朵听不见，但我知道这是一个多么美妙的地方。”当一个人第一次进入虚拟宇宙时，他还没有看到或听到，但他的身体感知会告诉他——欢迎来到这个奇妙的世界。
