Jhan modiga nya världen Aldous Huxley beskriver i sin roman med samma titel egenskaperna hos “feelies”. År 1932, dess publiceringsår, höll filmer på att förvandlas till walkie-talkies. Feelies skulle verka som en logisk, om än skrämmande, förlängning av det. Boken anspelar på en film på en lokal teater med en kärleksscen på en björnskinnsmatta, där känslan av varje björns hår återskapas.
Känslorna har fortfarande inte kommit. Men folk jobbar på det. I datorspel och virtuell verklighet (VR), två arvtagare till filmens roll i lätt underhållning, försöker utövare av disciplinen haptik lägga känselkänslan till synens och hörseln, för att öka illusionen av nedsänkning i en virtuell värld. I framtiden hoppas de att om du sträcker ut handen för att plocka ett äpple från ett träd i ett sådant paradis, kommer din hand aldrig att korsa det. Istället kommer du att kunna lukta och ta frukten, om inte äta den. Omvänt, om du befinner dig i ett förlorat paradis och en skurk gömd bakom äppelträdet skjuter dig, kommer du att känna effekten av kulan.
För att uppleva allt detta kommer en användare att bära haptiska kläder. Det ambitiösa snacket om helkroppsdräkter, men i fallet med äpple, träd och skytt skulle det räcka med haptiska handskar och en haptisk väst. Rörelse av en handskförsedd hand skapar en motsvarande rörelse av användarens virtuella hand, med lämpliga förnimmelser av att “berörda” föremål returneras via enheter som kallas haptiska manöverdon, inbyggda i handsken. Haptiska västar stimulerar på liknande sätt delar av överkroppen.
Hand i en handske
Själva ställdonen finns i olika former. De mest använda idag är GREs (excentriska roterande massor) och LRAs (linjära resonansställdon). A GRE är en liten motor som driver en axel med en off-center vikt som vibrerar enheten när axeln roterar. A LRA använder en elektromagnetisk spole för att skaka en yta. Nuförtiden används dessa enheter för uppgifter som att varna smartphoneanvändare om inkommande meddelanden och reagera när en pekskärm berörs. Men att anpassa dessa välförstådda tekniker för användning i VR och spelet borde vara ganska enkelt.
GREsand LRASs är dock inte de enda möjliga tillvägagångssätten för uppslukande haptik. Till exempel, PENGAR Game, ett spanskt företag, förbereder sig för att sälja en haptisk väst, som bärs intill huden, som är beroende av elektrisk stimulering snarare än vibrerande ställdon. Den levererar justerbara strömnivåer till olika delar av bålen. Förutom att skapa stickningar kan dessa också få muskler att dra ihop sig. Upprepningsbara effekter med detta tillvägagångssätt inkluderar uppenbarligen att bli skjuten, knivskuren och sprängd.
Under tiden, i Redmond, Washington, har ett företag som heter HaptX sysslat med pneumatik, en teknik som många kanske tror hade sin storhetstid. Bob Crockett, en av företagets grundare, förklarar att företaget behöver tryckluft för att producera tillräckligt med hudförskjutning för att uppnå en realistisk beröringskänsla. Andra haptiska enheter, säger han, kan inte göra det.
HaptX-handskar, märkta g1, tryck deras luft in och ut genom ett nätverk av rör som blåser upp eller tömmer 135 små ballonger inbäddade i varje handske. De känsligaste av dessa ballonger, fingertoppsballonger, är mindre än 1 mm i diameter. Handskarnas fingrar har också pneumatiska “exotendon” som saktar ner fingerrörelserna, vilket simulerar känslan av att röra vid ett fast föremål. Kompressorn och elektroniken som driver systemet finns i en ryggsäck, så att användaren kan röra sig fritt.
Inget av detta kommer att vara billigt. Ett par g1 handske kommer att kosta dig minst 4 500 USD. Den ursprungliga marknaden är dock affärer snarare än detaljhandel. Tidiga kunder bör inkludera organisationer som redan använder VR utbildning och ivriga att berika upplevelsen: medicinska skolor som lär ut kirurgiska tekniker till till exempel kirurger, eller verkstäder för reparation av jetmotorer. En annan användning kan vara att möjliggöra samarbete mellan ingenjörer som bor i olika delar av världen. Människor som arbetar på en ny bil, till exempel, kan träffas i ett virtuellt labb, mixtra med virtuella komponenter och skicka runt virtuella kopior av sina mönster.
Det finns dock en annan anledning till att HaptX valde pneumatik: det har inte för avsikt att sluta med att tillverka handskar. Han förutser en helkroppsdräkt och tror att pneumatisk aktivering kommer att vara lättare att skala än något baserat på elmotorer. Han är försiktig med detaljer, men användare skulle ta på sig ett exoskelett som kan skapa sensationer i hela kroppen, inklusive krafter som drar ner en användares händer, så att de känner vikten av virtuella objekt.
Oförtjänt intresse
VR och spel är den högsta delen av haptik. Men sätt att förbättra haptisk feedback i den icke-virtuella världen är också viktiga. Smartphones, datorer och pekskärmar som nu sprider sig i fordon, snabbmatsrestauranger etc. skulle alla kunna dra nytta av lite haptisk feedback.
Aito, ett Amsterdam-baserat företag, hoppas kunna tillhandahålla just detta. Den producerar haptiska system för bärbara datorer och andra digitala enheter. Dessa använder ställdon baserade på piezoelektriska material, som dras in eller expanderar som svar på spänning, vilket ger en liten rörelse. Och processen fungerar också omvänt. När den trycks in genererar en piezoelektrisk kristall en ström. Detta innebär att piezomaterial kan användas både som ställdon och som sensorer.
Aitos aktu-sensorer har tre lager. Deras lock är gjorda av plast, glas eller till och med trä. Nedan finns ett kapacitansnät, som bestämmer, från förändringen som skapas i nätets elektriska fält, positionen för ett finger som rör vid enheten. Det tredje lagret är en rad piezoaktivatorer. Alla tre kombineras till något bara 1,8 mm tjockt som kan integreras i pekskärmar och pekplattor.
När en aktu-sensor upptäcker ett finger, reagerar den på lämpligt sätt, beroende på positionen och trycket på fingret i fråga. Detta kan skapa klick. Eller morra. Eller forma skärmens översta skikt till en stabil men grov yta som skulle få ett plastfinger eller penna att kännas som en reservoarpenna som glider över papper eller en pensel på duk.
Med introduktionen av bärbara enheter med vikbara skärmar kunde den nedre halvan därmed användas som ett haptiskt tangentbord. Den skulle kunna programmeras för att ge en taktil respons som på ett mekaniskt tangentbord, men med extra funktionalitet, säger Aito-chefen Nedko Ivanov. Om du till exempel trycker hårdare skulle en bokstav skrivas med stor bokstav, vilket eliminerar behovet av en Skift-tangent.
Det skulle också tillåta enheter att vara tunnare och lättare. Och samma maskin kan säljas på olika ställen utan att behöva modifiera sin hårdvara, eftersom ett haptiskt tangentbord på skärmen kan programmeras för att använda vilken teckenuppsättning som helst som är lämplig för det lokala språket.
En del av dessa nya funktioner kommer också att leta sig in i bilar, särskilt som konventionella strömbrytare på instrumentbrädan i allt högre grad ersätts av ikoner på en skärm. Utan ett tillfredsställande mekaniskt klick kan det vara svårt att avgöra, utan att ta blicken från vägen, om sådana ikoner har slagits på eller av.
Och det finns också en annan potentiellt viktig användning för haptik. Pornografer var de tidiga pionjärerna för Internet (och faktiskt film och fotografi innan dess). Så det är ingen överraskning att ett antal av dem nu arbetar med virtuella sexmöten – kända i branschen som “teledildonics”. Vissa företag som tillverkar sexleksaker, till exempel, har redan börjat lägga till Bluetooth-aktiverade föremål till sin lineup, vilket gör att par kan ansluta på distans, så att säga. Kanske var Huxley inte så långt ifrån pengarna trots allt. ■
Nyfiken på världen? För att dra nytta av vår fantastiska vetenskapsbevakning, prenumerera på helt enkelt vetenskapligtvårt veckovisa nyhetsbrev för prenumeranter.