人们开始认真对待在虚拟现实中拥有一双额外的手臂
如果你能多拥有一双手，你会怎么做？这个想法听起来可能有些难以驾驭，就像是好东西太多了一样。但一项新研究发现，人们实际上可以适应使用额外的机械臂，就像这些手臂是身体的一部分一样。几十年来，科学家一直在研究人类大脑在操纵工具时的反应。如今人们认为，当你拿起扳手或螺丝刀时，你的大脑会将其视为自己手的替代品。当你挥舞一根长棍时，你的私人空间感会延伸至棍子的全长，以免你转身时不小心打到别人。但当你为身体添加全新的部分，而不是仅仅改变现有部分的功能、形状或大小时，你对自身身体的感知又会怎样变化呢？这个问题可能会影响新型机械装置和虚拟现实空间的设计。许多机器人专家对建造能够赋予人类额外肢体的系统感兴趣，这可能使人们完成需要额外手臂或腿，甚至是尾巴的任务。虚拟现实提供了机会，让人类尝试那些在现实世界中尚未实现的体验，并以与自身控制器（甚至与人类本身）全然不同的外貌作为虚拟化身。然而，为了实用且易于使用，任何额外的实体或虚拟身体部分都必须融合得天衣无缝，仿佛它们本就属于身体的一部分。因此，了解这是否可行以及如何实现，对于设计真实世界中的赛博格部件和沉浸式视频游戏至关重要。一系列实验试图确定人类对额外肢体的反应。在这些实验中，研究人员为参与者配上了由橡胶制成的额外手臂、手或手指，并同时触碰这些假肢和真实的、有感觉的手臂。这些实验表明，人类会感觉这些额外的、或“多余”的肢体是自己身体的一部分。但人们是否能够有效地使用可控的新肢体，这一问题尚未得到充分研究。上个月在《科学报告》（Scientific Reports）上发表的新研究旨在解决这个问题。研究团队将参与者置于一个虚拟现实环境中，其中包含了他们自己的虚拟化身——在他们真实手臂下方多出一对虚拟机械臂。研究合著者、东京大学的机器人学家和认知科学家Ken Arai表示，虚拟现实环境对于理解人类如何适应额外的机械肢体至关重要。在现实世界中使用一对机械臂进行实验时，如何让它们移动而不出现延迟是一个挑战，因为我们的大脑对真实身体部分的反应是即时的。但在虚拟现实中，从传感器输入到虚拟手臂可见动作之间的时间延迟更短，从而使得体验更加逼真。参与者通过附在脚部和腰部的传感器控制模拟的机械臂。在现实世界中移动下肢会触发虚拟空间中对应侧手臂的移动。弯曲脚趾会告诉虚拟的手做出抓取动作。在虚拟现实中操作这些手臂的人，也能够感受到这些肢体与虚拟物体的互动。例如，如果一个模拟机械手的掌心在虚拟空间中触碰到某些东西，参与者会感受到同侧脚底的振动。一旦连接到虚拟现实系统，参与者便开始执行协调任务，利用额外的手臂去“触摸”随机出现在不同位置的球体。每次尝试后，参与者都会对一些陈述进行评分，例如“我觉得虚拟机器人肢体/手臂就像是我自己的肢体/手臂”和“我觉得虚拟机器人手臂的运动影响了我的运动”。当他们多次完成球体触摸任务后，他们的反应速度加快了——他们也报告称，对新手臂的掌控感和所有权感更强了。另一项实验测试了参与者对虚拟触摸做出反应的速度。在该实验中，参与者会看到虚拟物体触碰他们的人工肢体，同时在脚上感受到振动，并被要求将机械臂从这些物体旁边移开。有时，脚上物理振动的位置与虚拟球体在VR中触碰肢体的位置是一致的，例如，左脚脚面的振动会表示虚拟左手手背的触碰，就像在球体触摸实验中一样。但有时，感觉与虚拟物体出现的位置并不一致。当虚拟现实中的物体可见位置与机械肢体被触碰的感觉位置一致时，参与者会比感觉不一致时更快地将机械臂移开。这种现象在对真实肢体进行相同实验时也出现了。研究人员认为，这表明参与者的潜意识私人空间感扩展到了包括虚拟现实中的机械臂周围区域。总体而言，这些结果表明，参与者感觉自己获得了全新的身体部件，而不仅仅是延伸了原有的脚部并添加了新工具。这为虚拟和现实世界开启了无限可能。康奈尔大学虚拟化身实验室的负责人、人机交互研究员Andrea Stevenson Won（未参与本研究）表示：“在虚拟现实中，我们几乎可以拥有任何形状和尺寸的化身。你可以给自己的化身加上翅膀，在虚拟空间中飞翔，体验那种令人陶醉的感觉。”了解更多关于人们如何看待其化身的额外身体部分，将有助于研究人员设计这些体验。“人们如何解读那些并不存在于现实中的化身身体，并以某种方式将它们视为真实，是一个有趣的问题，”Won补充道。另一方面，Arai最兴奋的是这项研究在现实世界中对人类能力扩展的潜在应用。现有的机器人系统真的可以为人们提供额外的一双手。“也许这项来自虚拟现实系统的知识也可以被应用到实际的机器人系统中。这种反馈循环对于改进‘多余’机器人肢体的设计将是非常重要的，”他说。“我们希望为人类实现不可能的事情。如果我们想添加更多肢体，那应该是可能的。一切皆有可能。”
查看全文
作者最近更新
-
我们进化的历史可以教会我们人工智能的未来scientific
2023-11-11 -
“ChatGPT检测器”以前所未有的准确率识别人工智能生成的论文scientific2023-11-11
-
人工智能需要规则，但谁将拥有制定规则的权力？scientific2023-11-07
评论0条评论