Наше осязание явно острее, чем многие думают. Новое исследование шведских ученых раскрывает "неизвестное чувство" с помощью первых в истории измерений тактильного восприятия человека.
В новаторском исследовании шведские ученые показали, что люди могут обнаруживать наноразмерные морщины, проводя пальцами по кажущейся гладкой поверхности. Полученные результаты могут привести к таким достижениям, как сенсорные экраны для слабовидящих и другие продукты, говорит один из исследователей из Королевского технологического института KTH в Стокгольме.
Это исследование знаменует собой первый случай, когда ученые количественно определили, как люди чувствуют себя с точки зрения физического свойства. Один из авторов, Марк Ратленд, профессор химии поверхности, говорит, что человеческий палец может различать поверхности с рисунком в виде гребней размером всего 13 нанометров по амплитуде и поверхности без рисунка.
"Это означает, что, если бы ваш палец был размером с Землю, вы могли бы почувствовать разницу между домами и автомобилями", - говорит Ратленд. "Это один из самых приятных аспектов этого исследования. Мы обнаружили, что человек может чувствовать выпуклость, соответствующую размеру очень большой молекулы."
Исследовательская группа состояла из Ратленда и аспирантки KTH Лизы Скедунг, а также психолога Биргитты Берглунд и аспиранта Мартина Арвидссона из Стокгольмского университета. Их статья "Ощущение себя маленьким: исследование пределов тактильного восприятия" была опубликована 12 сентября в журнале Scientific Reports. Исследование финансировалось за счет гранта Vinnova и Фонда знаний Шведскому институту технических исследований SP. Ратленд говорит, что проект будет проводить прикладные исследования вместе с SP.
Исследование подчеркивает важность поверхностного трения и длины волны морщин, или ширины морщин, в тактильном восприятии тонких текстур.
Когда палец проводят по поверхности, в пальце возникают вибрации. Люди по-разному ощущают эти вибрации на разных структурах. Фрикционные свойства поверхности определяют, насколько сильно мы нажимаем на поверхность при ее исследовании. Поверхность с высоким коэффициентом трения требует, чтобы мы меньше нажимали для достижения оптимальной силы трения.
"Это прорыв, который позволяет нам спроектировать, как вещи ощущаются и воспринимаются", - говорит он. "Это позволяет, например, спроектировать определенную часть сенсорного экрана смартфона так, чтобы она по-другому воспринималась вибрацией."
Это исследование может послужить основой для развития осязания в робототехнике и виртуальной реальности. Пластиковая поверхность сенсорного экрана может быть выполнена из другого материала, например, ткани или дерева. Полученные результаты также позволяют дифференцировать упаковку продукта или сами продукты. Шампунь, например, может быть разработан для изменения ощущения волос.
В сотрудничестве с лабораториями материаловедения Национального института стандартов и технологий (NIST) Ратленд и его коллеги изготовили 16 химически идентичных поверхностей с длиной волны морщин (или шириной морщин) от 300 нанометров до 90 микрометров и амплитудой (или высотой морщин) от семи нанометров до 4,5 микрометров, а также две поверхности без рисунка. Участникам были представлены случайные пары поверхностей, и их попросили провести доминирующим указательным пальцем по каждой из них в определенном направлении, перпендикулярном углублению, прежде чем оценить сходство двух поверхностей.
Самый маленький рисунок, который можно было отличить от поверхности без рисунка, имел канавки с длиной волны 760 нанометров и амплитудой всего 13 нанометров.
Ратленд говорит, что, объединив профессоров и аспирантов из двух разных дисциплин-химии поверхности и психологии, - команде удалось создать "по-настоящему психофизическое исследование"."
"Важно то, что прикосновение было ранее неизвестным чувством", - говорит Ратленд. "Чтобы провести аналогию со зрением, это похоже на то, как если бы мы только что раскрыли, как мы воспринимаем цвет.
"Теперь мы можем начать использовать эти знания для тактильной эстетики таким же образом, как цвета и интенсивность могут быть объединены для визуальной эстетики."