تولید وصله پوستی هوشمند برای ارسال پیامک بدون نیاز به نمایشگر

به گزارش بخش اقتصاد وبانگاه به نقل از ایسنا، پیشرفت‌های اخیر در علم مواد نرم و هوش مصنوعی، افق‌های جدیدی را در تعامل با فناوری گشوده‌اند. در حالی که پوست انسان قادر به درک الگوهای ظریف فشار، زمان‌بندی و حرکت است، اکثر دستگاه‌های دیجیتال تنها لمس‌ها و کشیدن‌های ساده را ثبت می‌کنند. این محدودیت، محققان را به توسعه فناوری‌های نوآورانه مبتنی بر لمس سوق داده است.

در این راستا، دستکش‌های مجهز به حسگر، نوارهای پوشیدنی با قابلیت ردیابی تغییرات کوچک فشار و سطوح نازکی که ارتعاشات دقیقی ایجاد می‌کنند، مورد آزمایش قرار گرفته‌اند. با وجود نویدبخش بودن این ایده‌ها، بسیاری از آن‌ها همچنان با محدودیت‌هایی نظیر سفتی، محدودیت در تشخیص حرکات و ارائه بازخورد معنادار و ظریف مواجه هستند.

یکی از چالش‌های اساسی در این زمینه، وابستگی متن دیجیتال به «ASCII» (یک کد استاندارد از ۱۲۸ کاراکتر شامل حروف، اعداد، علائم نگارشی و نمادهای کنترلی) است. ترجمه این طیف گسترده به سیگنال‌های لمسی، به‌ویژه بدون تکیه بر بینایی یا صدا، دشواری‌هایی را به همراه دارد.

دستگاهی که لمس را به متن دیجیتال تبدیل می‌کند

مدارهای کشسان، حسگرهای مبتنی بر ژل و موتورهای کوچک با قابلیت تولید الگوهای ارتعاشی متمایز، در کنار الگوریتم‌های هوش مصنوعی، امکان تفسیر سریع سیگنال‌های پیچیده و متغیر را فراهم می‌کنند. این نوآوری‌ها، چشم‌اندازی را ترسیم می‌کنند که در آن پوست فراتر از یک نقطه تماس، به کانالی برای جریان دوطرفه اطلاعات تبدیل می‌شود.

در همین راستا، مطالعه‌ای در Advanced Functional Materials از یک وصله نرم و شبیه به پوست رونمایی کرده است که قابلیت تبدیل لمس به متن و ارائه بازخورد متنی از طریق پوست را دارد.

این دستگاه از حسگرهای یون‌ترونیک، مدارهای انعطاف‌پذیر، ماژول‌های ارتعاش فشرده و یک مدل هوش مصنوعی آموزش‌دیده برای تشخیص الگوهای فشار بهره می‌برد. این ترکیب، یک حلقه کامل دوطرفه را ایجاد می‌کند که قادر به نمایش تمام ۱۲۸ کاراکتر ASCII صرفاً از طریق لمس است.

در ساخت این وصله، از یک مدار مسی کشسان روی پلی‌آمید استفاده شده است که قابلیت خم شدن، پیچیدن و کشیده شدن بدون شکستن را دارد. یک لایه سیلیکونی نرم، انعطاف‌پذیری آن را حفظ می‌کند، در حالی که سختی پوست‌مانند ۴۳۵ کیلوپاسکالی و یک چسب سیلیکونی، استفاده از آن را آسان می‌کند.

حسگر اصلی این دستگاه، یک آرایه یون‌ترونیک است که در آن، یک لایه کاغذ برنجی با روکش ژل، هنگام فشار دادن، ظرفیت خازنی را تغییر می‌دهد. یک الکترود مسی این تغییرات را تشخیص داده و لمس را به سیگنال‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند.

استفاده از حسگرها و الگوهای ارتعاشی

این وصله، با شکستن هر کاراکتر ASCII به چهار بخش، متن را رمزگذاری می‌کند. هر حسگر نشان‌دهنده یک بخش دو بیتی است و تعداد فشارها روی یک حسگر در یک بازه زمانی کوتاه، مقدار بخش را تعیین می‌کند. برای ارائه بازخورد، سیستم پالس‌های ارتعاشی ارسال می‌کند که در آن هر محرک، تعداد مشخصی از دفعات مربوط به بخش خود را می‌لرزاند. این روش، یک ارتباط لمسی ایجاد می‌کند که مستقیماً با ASCII همسو است.

محققان برای آموزش مدل هوش مصنوعی، به جای جمع‌آوری مجموعه‌های داده بزرگ، یک مدل ریاضی از رفتار فشردن ساختند. هر فشار دارای چهار مرحله افزایش، اوج، کاهش و بازگشت است و تغییرات در نیرو، مدت زمان و تعداد فشارها برای تولید داده‌های مصنوعی که سیگنال‌های حسگر واقعی را تقلید می‌کنند، نمونه‌برداری می‌شوند.

عملکرد این وصله در دو روش مورد آزمایش قرار گرفته است. در یک آزمایش، کاربر با چند بار فشار دادن، کلمه «برو» را تایپ می‌کند و رایانه متن را رمزگشایی کرده و همزمان، تأیید لمسی را ارسال می‌کند و امکان تعامل بدون نگاه کردن را فراهم می‌کند. در آزمایش دیگر، وصله یک بازی مسابقه‌ای را کنترل می‌کند که در آن، فشار دادن، ماشین را هدایت می‌کند و شدت لرزش، فاصله تا وسایل نقلیه نزدیک را نشان می‌دهد و لرزش‌های قوی‌تر، اشیای نزدیک‌تر را نشان می‌دهند.