Pirštų atspaudai: lietimui skirti signalų procesoriai

Jie gali atrodyti šiek tiek daugiau nei skaitmeninis dekoravimas, tačiau biomechanika jau seniai žinojo, kad pirštų atspaudai turi bent vieną paskirtį: jie padidina trintį ir taip pagerina sukibimą. Taip pat buvo užuominų, kad pirštų atspaudai turi įtakos prisilietimo pojūčiui. Viena iš galimybių yra ta, kad kai pirštas perkeliamas per paviršių, kiekviena piršto atspaudo įduba veikia kaip maža svirtis, padidindama požeminių nervų galūnėlių įtampą.

Šiandien Georgesas Debregeas ir amis iš Paryžiaus universiteto 6 ir 7 teigia, kad tai tik dalis istorijos. Tiesą sakant, pirštų atspaudų vaidmuo liečiant yra daug svarbesnis ir subtilesnis, nei kas nors įsivaizduoja.

Debregeas ir amis teigia, kad atrodo, kad pirštų atspaudų keteros ir sraigtai filtruoja mechaninius virpesius taip, kad nervų galūnės galėtų jas geriausiai pajusti.

Mechanoreceptoriai, kurie atlieka šį darbą, vadinami Pacinio kraujo kūneliais. Jie sėdi nervų galuose ir yra atsakingi už slėgio ir skausmo jutimą. Šie prietaisai gali pajusti vibraciją plačiame odos plote, tačiau yra jautrūs tik ribotam vibracijų diapazonui. Tiesą sakant, biologai jau kurį laiką žinojo, kad Pacinio kraujo kūneliai yra jautriausi vibracijai esant 250 Hz.

Taigi, kaip pirštai sukuria tokią vibraciją? Biologai visada manė, kad žmonės gali kontroliuoti odos virpesių dažnį, keisdami greitį, kuriuo pirštas juda paviršiumi. Tačiau yra mažai įrodymų, kad žmonės iš tikrųjų tai daro, o Paryžiaus komandos atradimas turėtų padaryti šią nuomonę pasenusią.

Debregeas ir bendradarbiai ištyrė šią problemą naudodami savo laboratorijoje sukurtą kibernetinį pirštą su sintetiniais pirštų atspaudais, tokiais pat kaip ir žmogaus, ir mikroelektromechaniniu jutikliu, matuojančiu jėgą milimetrų erdvine raiška. Tai, ką jie rado, stebina.

Jie sako, kad pirštų atspaudai rezonuoja tam tikrais dažniais ir todėl linkę filtruoti mechanines vibracijas. Pasirodo, jų rezonansinis dažnis yra apie 250 Hz. Koks stulbinantis sutapimas!

Tai reiškia, kad pirštų atspaudai veikia kaip signalų procesoriai, kondicionuojantys mechanines vibracijas, kad Pacinio korpusai galėtų juos geriausiai interpretuoti. Būtent šis optimizavimo procesas leidžia mums pajusti tekstūras, kurių erdvinė skiriamoji geba yra daug mažesnė nei atstumas tarp Pacinian ląstelių odoje.

Tai neturėtų stebinti nė vieno, kuris per pastaruosius kelerius metus stebėjo robotikos pokyčius. Vis labiau suvokiama, kad nervų sistemos, įskaitant smegenis, apdorojimo galia tiesiog negali atlaikyti skaičiaus traškėjimo, kurį reikia atlikti, kad gyvas kūnas liktų kelyje.

Atvirkščiai, vis labiau aiškėja, kad smegenys didžiąją dalį šio darbo perduoda pačiam kūnui: sąnariams, raiščiams, raumenims, odai ir t. t. Suvokimas, kaip šios medžiagos atlieka visą šį apdorojimą, medžiagų mokslą paverčia kompiuterių mokslo šaka. Jis netgi gavo pavadinimą: morfologinis skaičiavimas.

Šis Debregeas et amis darbas yra dar vienas morfologinio skaičiavimo pavyzdys ir būtų įdomu pamatyti šios problemos gydymą informacijos teoriniu požiūriu.

Šis darbas su pirštų atspaudais turėtų turėti svarbių pasekmių mūsų supratimui apie prisilietimą. Tai taip pat turėtų padėti sukurti geresnius protezus ir netgi padėti robotams geriau pajusti savo lytėjimą.

Naudingi dalykai tada, pirštų atspaudai.

Nuoroda: arxiv.org/abs/0911.4885 : Pirštų atspaudų vaidmuo koduojant lytėjimo informaciją, tiriamą biomimetiniu jutikliu

paslėpti