Como podemos tornar a realidade virtual tátil?

Realidade aumentada e virtual vão transformar a saúde. Mas em um mundo onde tanto é retransmitido através do toque, podemos realmente criar uma experiência de saúde imersiva.

Matt Stubbs em Médicos em Tech Follow Jul 9 · 7 min ler

A realidade aumentada e virtual mostra uma tremenda promessa na área da saúde. No entanto, há um problema gritante com essa nova tecnologia, e essa é a falta de tato.

Uma parte fundamental de ser um médico é suas habilidades de exame. Você precisa ser capaz de palpar para uma massa, percorrer mudanças sutis no som e sentir o aumento no tamanho como na medição da expansão do tórax. Ainda mais na cirurgia, onde o menor movimento depende da resistência de determinados tecidos. No mundo real, estas não são coisas táteis complexas para fazer (relativamente). Mas em um mundo virtual, recriar essas interações se torna incrivelmente difícil. Mas não impossível.

Métodos de criação de tactilidade

Existem várias maneiras pelas quais podemos resolver esse problema, acho que é útil dividi-las em três modalidades:

  1. Orientado a objetos
  2. Sensação Periférica
  3. Simulação central

Abaixo, discutirei a teoria por trás destes e exemplos atuais dentro de cada um.

Objeto-driven

Object driven é exatamente isso, usando objetos do mundo real e mapeando o objeto VR para ele. Esta é, de longe, a maneira mais fácil de se obter táticas em um mundo de realidade virtual. Alguns podem pensar que isso é o mesmo que realidade aumentada, mas na verdade é o oposto, o que levou alguns a apelidar essa “virtualidade aumentada”.

Ao rastrear objetos do mundo real, por exemplo, uma bola, e mapeá-la para um objeto virtual do mesmo tamanho, os usuários interagem com o objeto do mundo real, mas sentem como se estivessem interagindo com qualquer objeto projetado em seu mundo virtual. Longe do futuro, as empresas já estão usando essa forma de realidade virtual para imergir totalmente os usuários em um mundo virtual. Um suspeito improvável é a Disney, que experimentou mapear uma bola em um cenário de realidade virtual para jogar um jogo de captura em realidade virtual.

É provável que essa forma de tato na realidade virtual seja a primeira forma de RV totalmente imersiva. Embora ainda seja tecnicamente complexa, é a forma mais simples de retransmitir informações táteis, pois não há necessidade de simular o toque, apenas mapear uma representação virtual para um objeto do mundo real.

Como tenho certeza que você pode ver, essa abordagem tem limitações. Ter que criar objetos do mundo real para todos os itens com os quais você pode interagir em um mundo virtual não parece muito "virtual" e, na verdade, é um pouco frustrante. No entanto, dada a ausência de qualquer outro método, ele se mostra promissor com pequenos mundos de RV que desejam construir experiências totalmente imersivas.

Sensação Periférica

Como opondo-se ao movido por objetos, começamos a nos intrometer na ficção científica com a modalidade de sensação periférica. Em primeiro lugar, o que quero dizer com sensação periférica é sensação genuína, sem contornar o sistema nervoso periférico dos usuários, mas sem a necessidade de gerar objetos do mundo real.

Este conceito é semelhante ao "traje Haptic" no filme Ready Player One. O traje háptico fornece feedback para o usuário a partir de experiências dentro de um mundo virtual. Uma tentativa inicial deste processo é o Teslasuit (nada a ver com a empresa de carros elétricos).

O Teslasuit

O Teslasuit é capaz de recriar as sensações de toque e até sentimentos de esforço físico e temperatura. Ele faz isso usando componentes térmicos e de vibração incorporados ao traje. Ele também rastreia biometrias importantes, incluindo sensores EEG e Galvanic Skin Response, tornando-o capaz de detectar o nível de estresse do corpo do usuário. Isso é útil se você quiser um comportamento sensorial bidirecional, ou seja, assim como o fato de transmitir informações sensoriais ao usuário, o mundo virtual pode se adaptar aos dados biométricos tirados do usuário.

Este naipe é um ótimo começo na criação de sensações periféricas para mundos virtuais, no entanto, uma questão chave que não aborda é a interação com objetos dentro desse espaço, isto é, o lançamento de uma bola que discutimos anteriormente. Embora você pudesse sentir o toque da bola, você não sentiria a força da bola devido à gravidade, ou seja, seu peso. Atualmente não existe um recurso capaz de fazer isso, no entanto, isso não significa que isso não seja teoricamente possível.

Uma maneira que imagino que isso possa ser feito é através do uso de um material inteligente com uma rigidez adaptável, dependendo de uma corrente elétrica. Em repouso (sem eletricidade passando por ele), o material seria flexível, mas se pressionasse contra um objeto imóvel, o material poderia se tornar rígido restringindo a mobilidade do usuário, e simulando um objeto, sem a necessidade de um substituto real para o mundo. o objeto virtual. Esse tipo de material também pode simular objetos móveis aumentando ligeiramente sua rigidez para simular o peso do objeto, mas não tanto quanto restringindo completamente o movimento do usuário.

Tanto quanto sei, não existe tal material com esse comportamento (além do músculo, é claro). Mas com tal material teoricamente seria possível simular a tatilidade da realidade virtual sem qualquer necessidade de objetos do mundo real, transformando nossa capacidade de produzir grandes mundos imersivos de RV.

Simulação Central

Devo salientar, quando começo a discutir a modalidade de simulação central, estamos verdadeiramente entrando nos domínios da ficção científica, embora eu tente mantê-la fundamentada em fatos científicos.

Primeiro, um pouco de ciência. O sistema nervoso humano é dividido no sistema nervoso periférico e central. O sistema nervoso periférico é todo o nervo indo e vindo de suas periferias para o sistema nervoso central. Seu sistema nervoso central é o cérebro e a medula espinhal.

A simulação central descreve o processo de contornar completamente o sistema nervoso periférico do paciente, manipulando diretamente o sistema nervoso central para simular experiências ao paciente.

Dentro do cérebro está o córtex somatossensorial primário. Esta é a área do cérebro que, apesar de uma simplificação massiva, processa estímulos sensoriais. Esta área é utilmente mapeada no homúnculo sensorial, significando que uma porção dentro dela se relaciona com a mão, outra seção a face, e assim por diante. Essas seções vão em ordem, dos pés subindo o corpo até a cabeça. Útil se você quiser recriar uma sensação em apenas um local.

Portanto, se pudéssemos ativar essa área do nosso cérebro da maneira apropriada e com precisão suficiente, poderíamos simular sentidos como o toque e a temperatura, sem a necessidade de esses estímulos estarem presentes em nosso ambiente. As vantagens dessa modalidade de simulação sensorial são tremendas. Seríamos capazes de construir mundos virtuais inteiros, com completa integração sensorial. Talvez perturbadoramente, seria difícil dizer se estávamos em um mundo real ou não.

Embora isso pareça uma perspectiva distante, as empresas já estão tentando construir essa forma de interação cérebro-máquina. Notavelmente, Elon Almíscares start-up, NeuroLink , está tentando projetar largura de banda interfaces de ultra-altas cérebro-máquina para permitir uma conexão entre seres humanos e computadores. Não está claro se eles fizeram muito progresso com isso, embora a maioria pense que é improvável, dada a complexidade do desafio que eles estão tentando superar.

Um problema com esse método surge com a forma como você restringe o movimento de um usuário. Por exemplo, imagine que há uma parede em seu mundo de realidade virtual. Você empurra contra ele e uma sensação de parede é simulada dentro de você córtex somatossensorial – assim você pode sentir a parede. Mas, não há parede para empurrar de fato, e então nada para que você pare de se mover através da parede, ou seja, nada para parar seu movimento. Isso criaria um tremendo grau de confusão sensorial, cujos efeitos não sabemos.

Resumo

A realidade virtual e aumentada provavelmente se tornará uma tremenda ferramenta nos cuidados de saúde e medicina nos próximos anos, no entanto, é impedida de criar experiências realmente imersivas devido à falta de simulação sensorial – e enquanto alguns sentidos são fáceis de enganar, a tatilidade não é um deles.

Se quisermos usar essas ferramentas na educação e nos ambientes clínicos, especialmente em áreas como a cirurgia, onde o toque é integral, novas abordagens para recriar essas experiências precisarão ser desenvolvidas. Acima estão alguns exemplos, bem como algumas de minhas idéias sobre como isso pode ser feito, mas estes estão longe de ser exaustivos, então, por favor, adicione quaisquer idéias que você tenha na seção de comentários abaixo.

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