Φτιαγμένο από λεπτό βαμβάκι και ραμμένο σε μόλις 20 λεπτά, αυτό το πειραματικό ζευγάρι γάντια δεν δημιουργήθηκε με σκοπό να κρατά τα χέρια αυτού που τα φορά ζεστά. Αντίθετα, το αξεσουάρ χρησιμοποιεί αισθητήρες αφής ενσωματωμένους στο ύφασμά του για να εξυπηρετήσει έναν εντελώς διαφορετικό σκοπό, τη διδασκαλία πιάνου και άλλων πρακτικών δεξιοτήτων.
Η ικανότητα κατανόησης των απτικών αλληλεπιδράσεων είναι ιδιαίτερα σημαντική για εργασίες όπως η εκμάθηση λεπτών χειρουργικών επεμβάσεων και το παιχνίδι μουσικών οργάνων, αλλά σε αντίθεση με το βίντεο και τον ήχο, η αφή είναι δύσκολο να εγγραφεί και να μεταφερθεί.
Τι είναι τα «έξυπνα γάντια»
Για τις ανάγκες μιας μελέτης που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications, Ερευνητές από το Εργαστήριο Επιστήμης Υπολογιστών και Τεχνητής Νοημοσύνης του MIT (CSAIL) δημιούργησαν αυτά τα «έξυπνα γάντια» που μπορούν να συλλάβουν, να αναπαραγάγουν και να αναμεταδώσουν οδηγίες που βασίζονται στην αφή για να αναπτύξουν τις φυσικές δεξιότητες του χρήστη. Τα γάντια φέρουν ενσωματωμένους στο ύφασμα αισθητήρες αφής και απτικούς ενεργοποιητές και μπορούν να ανατροφοδοτήσουν διαφορετικά μέρη του χεριού, καθοδηγώντας τον χρήστη στις βέλτιστες κινήσεις των χεριών για διάφορες εργασίες.
Σε μια επίδειξη, ένας πιανίστας έπαιξε μια απλή μελωδία ενώ φορούσε το γάντι. Οι αισθητήρες κατέγραψαν τη σειρά των πλήκτρων και τις μετέτρεψαν σε εξατομικευμένες απτικές οδηγίες που τροφοδότησαν το γάντι ενός φοιτητή, κατευθύνοντας τα δάχτυλά του στα σωστά πλήκτρα. «Οι κινήσεις που βασίζονται στο χέρι, όπως το πιάνο, είναι συνήθως πραγματικά υποκειμενικές και δύσκολο να
καταγραφούν», λέει η Luo. «Αλλά με αυτά τα γάντια είμαστε πραγματικά σε θέση να παρακολουθούμε την εμπειρία αφής ενός ατόμου και να τη μοιραζόμαστε με ένα άλλο άτομο για να βελτιώσουμε τη διαδικασία απτικής εκμάθησης».
Χρησιμοποιώντας μια μηχανή κεντήματος η ομάδα ενσωμάτωσε μικρά καλώδια συνδεδεμένα με έναν αισθητήρα πίεσης στα γάντια για να ανιχνεύσει τις κινήσεις των χεριών. Όταν ο δάσκαλος πιάνου που φορούσε τα γάντια εκτέλεσε επανειλημμένα μια μελωδία, ένας αλγόριθμος μηχανικής μάθησης επεξεργάστηκε την κίνησή τους στα πλήκτρα και τη μετέφρασε σε δονήσεις για εκπαίδευση. Οι φοιτητές που φορούσαν τα δικά τους γάντια προσπάθησαν στη συνέχεια να παίξουν την ίδια μελωδία, με τις δονήσεις να καθοδηγούν τα δάκτυλά τους στις σωστές κινήσεις. (Η ένταση των
κραδασμών αυξήθηκε για να διορθωθούν τα λάθη του δακτύλου ή του ρυθμού.)
Μέχρι το τέλος των δοκιμών, οι φοιτητές που είχαν εξασκηθεί με τα «έξυπνα» γάντια μπορούσαν να παίξουν καλύτερα και με μεγαλύτερη ακρίβεια από εκείνους που δεν το είχαν κάνει. «Αυτό το είδος μάθησης μοιάζει με την πρώτη φορά που ξεκινάς να οδηγείς ποδήλατο», λέει η μηχανολόγος μηχανικός του Πανεπιστημίου Rice Marcia O'Malley η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Χρησιμοποιείς τις βοηθητικές για να έχεις την αίσθηση ότι οδηγείς σωστά το ποδήλατο. Τελικά τις βγάζεις και αρχίζεις να οδηγείς μόνος σου πια».
«Η κύρια πρόκληση στην αναμετάδοση των απτικών αλληλεπιδράσεων είναι ότι ο καθένας αντιλαμβάνεται την απτική ανάδραση διαφορετικά», προσθέτει η Luo. «Αυτό μας ενέπνευσε να αναπτύξουμε έναν παράγοντα μηχανικής μάθησης που μαθαίνει να δημιουργεί προσαρμοσμένος σε κάθε άτομο, προτείνοντας μια πιο πρακτική προσέγγιση για την εκμάθηση της βέλτιστης κίνησης»
Το wearable σύστημα που κατασκευάζεται ψηφιακά είναι προσαρμοσμένο για να ταιριάζει στις προδιαγραφές του χεριού του κάθε χρήστη. Ένας υπολογιστής δημιουργεί μια αποκοπή με βάση τις μετρήσεις των χεριών των ατόμων και, στη συνέχεια, μια μηχανή κεντήματος ράβει τους αισθητήρες και τα απτικά μέσα. Μέσα σε 10 λεπτά, το μαλακό, υφασμάτινο γάντι είναι έτοιμο για χρήση. Αρχικά εκπαιδευμένο στις απτικές αποκρίσεις 12 χρηστών, το μοντέλο μηχανικής μάθησης χρειάζεται μόνο 15 δευτερόλεπτα νέων δεδομένων χρήστη για να εξατομικεύσει τη δράση του.
Πού βοηθούν τα «έξυπνα γάντια»
Η ομάδα δοκίμασε επίσης την ικανότητα των γαντιών να βοηθούν τους ανθρώπους που παίζουν διαδικτυακά παιχνίδια με ποντίκι και πληκτρολόγιο, καταγράφοντας κινήσεις από έμπειρους παίκτες για να καθοδηγούν τους αρχάριους. Οι άνθρωποι που έπαιξαν με την καθοδήγηση των γαντιών σημείωσαν καλύτερα σκορ κατά μέσο όρο από εκείνους που δεν το έκαναν.
Το να παίζεις πιάνο ή βιντεοπαιχνίδια είναι συχνά απλώς για διασκέδαση, αλλά η O' Malley προσθέτει ότι με έναν βελτιωμένο αλγόριθμο, κωδικοποιημένο για να αναγνωρίζει και να καταγράφει πιο λεπτές κινήσεις των χεριών, η νέα τεχνολογία των γαντιών θα μπορούσε κάποια μέρα να βοηθήσει στη διδασκαλία κρίσιμων πρακτικών, όπως οι χειρουργικές επεμβάσεις. Τα εκπαιδευτικά απτικά εργαλεία «αφαιρούν ένα βήμα στη διαδικασία μάθησης που η ακουστική και οπτική μάθηση δεν μπορεί», λέει.
«Όταν η δόνηση γίνεται πραγματικά αισθητή απευθείας στο σημείο δράσης, μπορούμε να ενεργήσουμε και να μάθουμε πιο γρήγορα – και με αυτά τα γάντια, υπάρχει τόσο μεγάλη δυνατότητα». Το νέο σύστημα θα μπορούσε ενδεχομένως, εκτός από τη διδασκαλία των φυσικών δεξιοτήτων στους ανθρώπους, να βοηθήσει στη βελτίωση της τηλελειτουργίας των ρομπότ με απόκριση και στην εκπαίδευση στην εικονική πραγματικότητα.
