Skoncentrowane ultradźwięki wzbogacają rzeczywistość rozszerzoną

Imec, centrum badawcze nanoelektroniki i technologii cyfrowych z siedzibą w Leuven w Belgii, opracowuje właśnie platformę technologiczną do przesyłania i odbierania fal ultradźwiękowych w nowatorskich formach. Typowym zastosowaniem tychże jest sonografia lub echografia — techniki obrazowania polegające na przechwytywaniu echa emitowanych ultradźwięków w celu uzyskania trójwymiarowych ujęć o wysokiej rozdzielczości. Urządzenia takie wykorzystuje się w medycynie do uwydatniania narządów lub struktur znajdujących się głęboko w ciele bądź np. do poszukiwania defektów w spawach czy elementach odlewanych w metalurgii. Zastosowania ultradźwięków wykraczają jednak daleko poza obrazowanie, ponieważ skupione fale danego typu można spożytkować do dodania sterowania dotykowego — bez użycia specjalnych rękawiczek — do systemów rozszerzonej rzeczywistości i interfejsów człowiek-maszyna (HMI). Tego rodzaju rozwiązania mają szalenie istotne znaczenie dla osób chorujących na chorobę Parkinsona czy cierpiących na przewlekłe bóle, jak wskazuje Xavier Rottenberg (na zdjęciu po prawej, poniżej), inżynier zajmujący się czujnikami i siłownikami opartymi na falach ultradźwiękowych w imec, wskazując na potencjalny użytek.

Sensory te zyskały wiele uwagi w ostatnich dziesięcioleciach. Istnieją czujniki i efektory dla wszystkich ludzkich zmysłów i nie tylko. Integruje się je w każdym sprzęcie, w tym w kamerach, mikrofonach, panelach dotykowych, LiDAR-ach i spektrometrach do analizy gazów etc. Poza wyświetlaczami i głośnikami niewiele uwagi poświęcono jednak opracowaniu efektorów, zwłaszcza dla zmysłu dotyku. Odgrywa on kluczową rolę w dostarczaniu informacji zwrotnej do człowieka. Badania pokazują, że wzrok i słuch odpowiadają za około 90% postrzegania świata u osób bez zaburzeń percepcyjnych, powiedział Rottenberg. Dotyk, zajmujący odległe trzecie miejsce, to nadal 10% ogólnego wskaźnika w kwestii przetwarzania rzeczywistości i jest wciąż ważny. Czynnik ten stanowi kluczowy aspekt napędzający rozwój imec w zakresie ultrasonografii.

„Zamiast do obrazowania (jak w przypadku diagnostycznego obrazowania medycznego), ultradźwięki można skupić w punkty o rozdzielczości milimetrowej, korzystając z fal o częstotliwości megaherców… I modulować to pole koncentracji, aby na przykład wyzwolić receptory w palcach, powodując mrowienie i zapewniając sprzężenie zwrotne bez konieczności dotykania czegokolwiek” — powiedział Rottenberg. Jest to szczególnie istotna zaleta obecnie, ponieważ, „po pandemii ludzie są mniej skłonni do przywierania dłoni do publicznych ekranów dotykowych. Gdyby smartfon mógł przesyłać energię akustyczną do moich palców, czułbym go i wchodziłbym z nim w interakcję bez konieczności doprowadzania do styku, a nawet oglądania rzeczywistego ekranu” — dodał.

Oprócz rozwiązania problemów skorelowanych z higieną, tego rodzaju efektory mogą wyeliminować obawy związane z pisaniem na klawiaturze niewielkiego telefonu lub inteligentnego zegarka. Zamiast tego ludzie będą mogli kreślić słowa i dotykać klawiszy na dużym: „hologramie akustycznym” wytwarzanym przez ich inteligentne urządzenie. „Ekran Twojego smartfona jest bardzo ładny, ale czasami za mały dla osób starszych” — wskazał Rottenberg. „Zapomnij o pisaniu na swoim inteligentnym zegarku. [...] Zamiast tego wyobraź sobie sześcian o wymiarach 30 na 30 na 30 centymetrów wyświetlany przed tobą, w którym możesz tworzyć i za każdym razem, gdy naciskasz symulowane klawisze, uzyskujesz formalne potwierdzenie rejestracji ruchu palców na wirtualnej klawiaturze” — oznajmił.

Technologie skupionych ultradźwięków mogą jednak znacznie więcej niż tylko poprawić wrażenia użytkownika w interakcji z systemami rozszerzonej rzeczywistości, jak dodał Rottenberg. Wiadomo, że urządzenia takie jak smartfony dostarczają bodźców optycznych i akustycznych. Dodanie skoncentrowanych technologii ultradźwiękowych pozwala na dalsze sprzężenie zwrotne, poprzez uruchamianie receptorów dotykowych. Na przykład tę samą technikę można zastosować do przesyłania energii do uszu, aby umożliwić tworzenie wrażenia ukierunkowanego dźwięku, a także bezpośrednio do obwodowego układu nerwowego w celu leczenia uporczywego bólu. System taki może również transmitować energię do mózgu, kładąc podwaliny pod nieinwazyjny, dwukierunkowy interfejs mózg-maszyna...

Zdaniem Rottenberga technologia ta będzie w stanie w przyszłości pozwolić na wczesne wykrywanie padaczki — zanim pojawią się objawy zewnętrzne. A także na leczenie choroby Parkinsona za pomocą zogniskowanych ultradźwięków zamiast obecnie stosowanej metody chirurgicznej. Ostatecznym, długoterminowym celem imec jest: „dotarcie do mózgu w nieinwazyjny sposób” — zapowiedział. „Staramy się zbudować interfejs dla wszystkich zmysłów. Finalnie można próbować podłączyć się do ośrodkowego układu nerwowego” — podsumował.

Źródło: https://www.eetimes.com/focused-ultrasound-adds-touch-to-extended-reality/