バーチャル彼女に触れることもできます！ネイチャーに新たな研究が掲載、トッププレイヤーのシナリオが実現

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『レディ・プレイヤー1』で主人公とヒロインが仮想世界でデートするシーンを覚えていますか？

ヒロインが軽く触れただけで、主人公は一瞬にして全身に「電流」が走るのを感じた。

彼は混乱しすぎて、もはや仮想世界と現実世界を区別できなくなってしまった。

映画に出てくるVRデバイスはもはや目新しいものではないが、この触覚はまだまだSFっぽく、10年、20年の研究なしに実現するのは難しそうだ。

しかし今では、それほど長く待つ必要はないかもしれません。

香港城市大学とノースウェスタン大学の研究者たちは、遠い親戚の触感を感じるだけでなく、遠い親戚に触れることもできる皮膚パッチシステムを使用しています。

もちろん、VR ゲーム内の人物や物体も感じたり認識したりすることができます。

これを読んで何か大胆なアイデアが浮かびましたか?日本には「VR What Friends?」というゲームがあります。

さらに、この装置は電源供給のための複雑な配線を必要とせず、無線信号のみで駆動することができ、放射強度も米国FDAが定める範囲内であるため、安全性の問題を心配する必要もありません。

この研究はネイチャー誌の最新号にも掲載されました。

ミリレベルの触覚フィードバックを実現するワイヤレス電力制御

皮膚は、表面がセンサーで覆われた不思議な生物学的システムです。人間は、外界との物理的な接触に皮膚を頼っています。

皮膚が触覚を感じられるよう、チームは何百もの機能部品を開発しましたが、その中で最も中核となるのがアクチュエータです。

各アクチュエータの重量はわずか 1.4 グラム、直径は 12 ～ 18 mm (指の爪のサイズ)、厚さは 2.5 mm です。これは、アクリルベースに密封された銅コイルとポリマーに取り付けられた永久磁石の 2 つの部分で構成されています。

電流がコイルを通過すると、磁石が電流と同じ周波数で振動し、皮膚のさまざまなポイントに圧力がかかり、さまざまな場所でミリメートルレベルの触覚フィードバックが生成され、皮膚に触覚が与えられます。

研究結果によると、32 個のアクチュエータが 1 枚の皮膚内に配置されており、個別に制御することで、より洗練された触覚フィードバックを生成できるという。

これらのコンポーネントは、シリコンで覆われた厚さ 3 mm の合成ゴム層に収められています。

通気性が良いだけでなく、繰り返し使用でき、曲げたりねじったりしても機能に影響しません。

さらに重要なのは、このコンポーネントにはチップレベルの集積回路とアンテナも含まれており、ワイヤレスで制御および電源供給できることです。

これにより、現在の同様のデバイスがすべてワイヤーで縛られているという厄介な状況が解決されます。

論文で公開されたデータによると、無線信号の伝送範囲は直径1メートルで、これまでの最先端技術の10倍にあたる。

さらに、アクチュエータを駆動するために必要なエネルギーは高くありません。目立った振動を起こすのに必要な電力はわずか 1.75 ミリワットです。

一般的な DC 電源アクチュエータでは、同じレベルの振動を生成するために約 100 ミリワットの電力が必要になります。

このような機器の応用範囲はVR分野に限定されません。

論文では、この技術の実際の応用における実現可能性をさらに実証するために、システムのテストも行われた。

最初の実験では、女の子が祖母とビデオ通話をしていました。女の子が画面に触れるだけで、祖母は腕に装着したデバイスを通じて孫娘のタッチを感知することができました。

2 番目の実験では、下腕を切断した男性の上腕にパッチを取り付けました。機械の手が付いた義手を使って物体をつかんだとき、彼は実際に自分の手で物体をつかんでいるように感じました。

3番目の実験では、ある人が格闘ゲームをプレイしながら体にパッチを貼りました。ゲーム内のキャラクターが攻撃されると、体の対応する部分も痛みを感じることができました。

34人の共同研究者、中国から2人の筆頭著者

この研究には、機械工学、材料科学、生物医学、物理学、化学などの分野にわたる合計 34 人の著者がいます。

EurekAlertによると、チームがこの装置を開発するのに約2年かかったという。

共同筆頭著者は香港城市大学の Yu Xinge 氏と Xie Zhaoqian 氏の 2 名です。

香港城市大学に加え、大連理工大学や西北大学も研究ユニットに含まれています。

Yu Xinge 氏は現在、香港城市大学の生物医学工学部の助教授および博士課程の指導者です。2009 年に中国電子科技大学を卒業し、学士号を取得しました。

2009年から2015年まで、ノースウェスタン大学と中国電子科技大学で共同で博士号取得を目指して研究した。

謝兆倩は2013年に大連理工大学で博士号を取得し、その後ノースウェスタン大学で博士研究員として研究を行い、現在は香港城市大学の研究者です。

この研究には、ノースウェスタン大学の黄永剛教授とジョン・A・ロジャース教授という2人の責任著者もいます。

他の研究者は、米国のイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校、ペンシルベニア州立大学、アリゾナ大学、英国のブリストル大学、清華大学、山東大学の研究者です。

研究はまだ進行中

まず、人間の皮膚はサブミリの触覚を感知できますが、デバイスのアクチュエーターは直径12～18mm、厚さ2.5mmで、比較すると大きな差があります。

彼らはデバイスを小型化する方法を考え出し、シミュレーションテストの後、アクチュエータの直径と厚さを10倍と30倍に減らすことができると考えています。

第二に、各アクチュエータは約 5 mA の電流セットで駆動されますが、これは民生用電子機器よりも高いため、熱をより効率的に放散する方法がなく、これもパフォーマンスとユーザー エクスペリエンスに影響します。

最後に、最適化されたアクチュエータはわずか 1.75 ミリワットの電力しか必要としませんが、全体的な電力消費も非常に大きくなります。このプラットフォームをワイヤレスで継続的に制御し、実際に適用する場合、克服すべき困難はまだ多くあります。

しかし、まだ改善の余地は大きいものの、Nature 誌のこの研究は新たな可能性も示しています。

本当の VR 体験は、もはやスピルバーグ映画に限定されませんよね?

これは、SF映画に大きな影響を与えるだけでなく、VR業界全体の発展にも大きな影響を与えるでしょう。

少なくとも VR ゲームのインタラクティブ性という点では、新たなレベルに到達するでしょう。

そういえば、隣の島国のVRゲームも忘れてはいけませんね。この技術が加わったらどんなに素晴らしいことでしょうか？どう思いますか？

論文リンク:

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1687-0