世界信息:隐形键盘打出莎士比亚的诗？喷涂智能皮肤用AI理解手部任务

科技日报实习记者 张佳欣

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美国斯坦福大学开发的一种新智能皮肤可能预示着有一天人们可在隐形键盘上打字，仅靠触摸来识别物体，或者允许用户在沉浸式环境中通过手势与应用程序交流。

近日在《自然·电子学》杂志上发表在的一篇论文中，研究人员描述了一种新型的可拉伸生物相容性材料，这种材料可像防晒喷雾一样喷洒在手背上，并在此集成了一个微型电子网络，它可感知皮肤伸展和弯曲，通过使用人工智能（AI），研究人员可根据手部动作和手势解释无数的日常任务。研究人员表示，它可能在游戏、体育、远程医疗和机器人等领域具有广泛的应用和影响。

喷涂感官系统，由印刷的、生物兼容的纳米网组成，直接与无线蓝牙模块连接，并通过“元学习”进一步训练。图片来源：美国斯坦福大学

这种喷涂智能皮肤的方法在形式上足够精简，在功能上也足够灵活，基本适用于任何用户。目前的技术需要多个传感器组件来读取手指的每个关节，这使它们十分笨重。这款新设备对软件采取了更精简的方法，可实现更快地学习。这种精确度可能是虚拟现实应用程序中的关键，可传达精细的动作以获得更逼真的体验。

这项研究的创新是一种嵌入聚氨酯中的可喷涂电敏网状网络，这种网状物具有电活性、生物相容性、透气性，除非用肥皂和水擦拭，否则不会脱落。它与佩戴它的人的手指皱纹紧密贴合。一个轻量级的蓝牙模块只需连接到网格上，就可无线传输信号变化。

这项研究的资深作者、斯坦福大学化学工程教授鲍哲南解释说，当手指弯曲和扭曲时，网状物中的纳米线被挤压在一起，并被拉伸，改变了网状物的电导率。这些变化可被测量和分析，以准确告知手、手指或关节是如何移动的。

该设备的喷雾特性允许它符合任何大小或形状的手，但也开启了该设备可适应面部以捕捉微妙情感线索的可能性。这可能会促成计算机动画的新方法，或导致出现具有更逼真面部表情的虚拟化身会议。

此外，机器学习发挥了主要作用。计算机监测电导率的变化模式，并将这些变化映射到特定的物理任务和手势。例如，在键盘上输入一个X，算法就会从电导率的变化模式中学习识别这项任务。一旦对算法进行了适当的训练，就不再需要物理键盘。

研究人员建立了一个原型，可通过触摸识别简单的物体，甚至可在隐形的键盘上进行预测性双手打字。该算法能够输入莎士比亚的“没有比诚实更丰富的遗产”，以及威廉·埃内斯特·亨利《不可征服》中的“我是我命运的主宰，我是我灵魂的船长”。

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这很像电影里常用的动作捕捉技术，即对运动物体进行跟踪后，再交由计算机或机器学习处理成图像。人们熟悉的《阿凡达》和《指环王》里的咕噜，全过程都是用动作捕捉完成的。不过，动作捕捉还只是获取关键部位在三维空间的坐标数据，而本文的研究，却创新的用一种喷涂法，将需要捕捉的部位全覆盖。不但更为精细，还能在多元的动态识别领域发挥更大价值。

关键词： 莎士比亚