通過溫度微變化“欺騙”觸覺，讓手指在平滑的屏幕上也能有“凸凹鍵盤感”

作者：Mickey 對于文字工作者或者游戲玩家來說，一臺有鍵盤/操作手柄的筆記本電腦或臺式機，一定比一臺只有屏幕的iPad更實用。其核心原因就是，凸起的鍵盤手感更好，帶來了打字速度的顯著提升，也讓游戲的操作感更加流暢，這或許耶是多數程序員愿意花大價錢買臺機械鍵盤的原因。 

不過，只有屏幕的iPad等產品顯然攜帶起來更方便。那么，有沒有什么辦法讓鍵盤的手感在屏幕上被感知到呢？ 近日，德克薩斯A&M大學J. Mike Walker '66 機械工程系的研究人員就想出了一種新穎的方法，通過屏幕的溫度變化，來欺騙用戶的觸覺，讓手指有不同的摩擦感。也就是說，可以讓觸摸屏上的手指不只感受到平面，而有了“凸凹不平”的感覺。 這片論文最近發表在《科學機器人》雜志上的一篇論文中。

利用溫度變化，改變手指對摩擦力的感知

目前，物理按鈕和控件仍然是用戶與設備交互的主要方式。不過，隨著折疊屏設備在我們的移動設備中變得更可靠、更耐用和更普遍，或許有一天，筆記本電腦將完全由觸摸屏驅動，虛擬軟件鍵盤將取代物理鍵。
 這一可能在某種程度上可以擴展屏幕的實用性，用手指感受物理按鍵是肌肉記憶的重要組成部分，它使我們能夠以更快的速度打字，而無需低頭尋找鍵盤。 科學家們因此提出了一些有趣的想法，讓觸摸屏感覺就像組成鍵盤的一排物理按鈕那樣，包括使用微流體腔體，用油物理填充和充氣等方式，在屏幕上創建用戶可以感覺到的 3D 凹凸感，進行打字。之前，有研究曾使用超聲波振動使觸摸屏可以感知到不同的質地，或者使用靜電力，增加指尖在屏幕上滑動時感覺到的摩擦量的電粘附。然而，所有這些解決方案都為觸摸屏增加了相當多的復雜性，以及額外的硬件成本，制造商一直在努力將其降至最低。  與相對成熟的音頻和視頻人機界面相比，由于觸摸的大量機械和神經物理復雜性，提供準確和身臨其境的觸摸感覺仍然是一個挑戰。皮膚-屏幕界面之間的相對橫向運動期間的觸摸感覺很大程度上取決于界面摩擦，因此控制界面摩擦有可能逼真地模擬表面紋理、形狀和材料成分。在德克薩斯A&M大學的這項研究中，研究者通過局部改變屏幕表面溫度來顯示手指摩擦的大調制。 實驗表明，隨著表面溫度從 23°C 升高到 42°C，手指摩擦可增加約 50%，這歸因于人體皮膚的粘彈性和濕度水平的溫度依賴性。而假設使用者只是輕敲或快速滑動手勢觸碰屏幕，這樣的屏幕溫度變化對于用戶來說是察覺不到的。

我們距離“鍵盤自由”還有多遠？

據研究者表示，這種調節手指摩擦力的方法在游戲、虛擬和增強現實以及觸摸屏人機交互方面具有潛在應用。

  當前的原型目前還無法進行精細的溫度調整，但最終目標是能夠操縱并快速改變觸摸屏任何區域的溫度，以便手指在其上滑動時感覺到摩擦的變化，從而讓大腦誤以為它感覺到的是物理按鈕，例如鍵盤、播放控件，甚至是游戲的操縱桿和操作按鈕。 很顯然，我們離這個“鍵盤自由”的設想還有很長的路要走。瞬間快速加熱和冷卻觸摸屏的特定區域還是一個需要解決的巨大問題，不過，目前折疊屏設備的發展以及設備制造商銷售優質硬件的最新趨勢下，攜帶一塊屏幕就能快速打字和玩游戲的夢想指日可待。 相關鏈接：

https://gizmodo.com/touchscreen-friction-temperature-texas-am-university-in-1848622614

https://www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.abl4543