喷上它就能凭空打字!鲍哲南团队开发新型智能皮肤,可准确识别手部动作,打字手语不在话下

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如果能将这类智能皮肤进一步推广到脸上,还能更精准、高效低成本地识别用户表情。

本文经AI新媒体量子位(公众号ID:QbitAI)授权转载,转载请联系出处。

注意看,这人的面前没有键盘。

但他在桌上做出打字动作后,电脑屏幕上就出现了对应的字母:

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△亚克力板只印刷了键位,不发出信号

这个神奇的“虚空打字”能力,来自一款智能皮肤。

与其他材料不同,它可以像喷雾一样被附着在手上,其中的微型电子网络可以感知皮肤的变形情况。

不止是凭空打字,有了它甚至能通过触摸3D物体感知形状、以及用电脑识别手语。

如果将它喷到脸上,还可以识别人脸面部表情,在元宇宙里做个有表情的人指日可待了(doge)

这款智能皮肤来自斯坦福鲍哲南团队、韩国建国大学、首尔大学和KAIST,目前已经登上Nature Electronics。

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所以它究竟是如何识别手势的?

超薄皮肤如何识别手指信号?

先来看看这块皮肤是如何基于“超薄材料”收集手指信号的。

整体来看,它由一个无线信号收发模块和一块纳米级网状网络组成。

其中,无线模块用于收集并传输从人类手上感知到的皮肤变形状态,当人类的手指皮肤因为拉伸产生变形时,相应部位就会改变网络导电能力(电导率),从而成功传递手部运动信号。

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至于纳米级网络的“网线”,则由一个“金包银”的结构制成,即银线外面镀金

这样既能保证强大拉伸能力,又可以抵抗反复的摩擦力,同时还能确保一定的透气性和生物相容性(降低过敏概率)

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将智能皮肤喷涂到手上,只需要将手伸进一个特殊的“印刷机”里:

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在那之后,就是用AI算法来识别不同的手部信号、并判断它具体在做什么动作了。

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论文基于对比学习开发了一种AI算法,可以区分不同的未标记运动信号。

然而,虽然皮肤喷涂能很好地适应不同大小的手,但对于AI算法来说可不是这样。

一方面,目前针对智能皮肤收集的AI数据有限,用来训练远远不够;另一方面,由于不同人手部差异较大,即使AI模型成功学习,运用到不同手上也会出现差异性的效果。

如何解决这一问题?

不同大小的手怎么适应?

作者们想到用元学习的方式,基于少量数据快速让AI算法适应不同大小的手。

首先,基于已有的传感器信号数据进行无监督学习,让模型掌握基本识别能力。

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随后收集任意用户击打9宫格数字的少镜头标注数据集,快速训练模型学会识别对应的动作,相当于给不同的人定制专属模型。

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这样的思路还能被用在适应更多其他任务上。

不止是输入9宫格数字,类似的预测还能被用在双手键盘输入上。

如果给两只手都印上智能皮肤,这样用户连续输入句子时,预测的字母就会出现在界面上。

据一作Kyun Kyu Kim介绍,如果能将这类智能皮肤进一步推广到脸上,还能更精准、高效低成本地识别用户表情。

作者介绍

论文作者来自斯坦福大学、韩国科学技术院(KAIST)、首尔大学和韩国建国大学。

一作Kyun Kyu Kim,目前在斯坦福大学任博士后研究员,本科毕业于高丽大学,并在首尔大学获得硕博学位。研究方向是人机交互,尤其是纳米材料和机器智能相结合的制造技术。

通讯作者Sungho Jo,KAIST助理教授,硕博毕业于MIT,研究方向为智能机器人、人机交互、计算智能、计算神经工程、仿生系统设计、仿生学习与控制等。

通讯作者Seung Hwan Ko,首尔大学副教授,主要研究下一代非传统微/纳米制造方法的开发,包括新材料开发、高分辨率直接制图工艺开发和应用开发等。

通讯作者鲍哲南,斯坦福大学化学工程、材料科学与工程教授,美国国家工程院院士,研究方向是利用化学、物理和材料科学开发人造电子皮肤。

你想好把这个智能皮肤用在哪里了吗?

论文地址:
​https://www.nature.com/articles/s41928-022-00888-7

责任编辑:张燕妮 来源: 量子位
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