《機器觸覺》序：沉浸感與存在感

上週聆聽奇績創壇Qi博士的演講，在元宇宙的主題中提到「存在式體驗」。

Qi博士評估元宇宙的基礎設施虛擬世界和虛擬人為「3D存在具象」、元宇宙在C端和B端的商業環境為「存在式電商」、「存在式行銷」。

從“沉浸”走向“存在”，當元宇宙技術可期待地、日漸包裹我們的生活環境，我覺得這樣的評價非常精闢入理。它的本意是希望元宇宙具備更好的真實性。

當我們把「存在」這個主題引入機器人時，我忍不住順勢推導，似乎發現它可以作為一個很自然的概念延伸。

機器人不僅存在於元宇宙，它們更多的是在現實中和我們一起生活。相較於元宇宙，機器人更具備實體性，它跟我們的交互，不僅僅是數字層面，它真正看到了我們、摸到了我們，它在我們的工廠裡搞生產、在我們的醫院裡做手術、在咖啡店幫我們沖一杯咖啡。

我們似乎馬上要得出這個問題的答案，當機器人接管了我們的眼耳鼻舌身，它的「存在感」是什麼？是它的實體性？是它的物性？還是它和這個物理世界的互動？

然而佛說：緣起性空。

翻譯過來就是說，沒有一個東西叫機器人，機器人只是一種現象，各種條件具備了，合在一起，咔嚓，機器人就出現了；等條件消失了，機器人也就消失了。

馬克思說：人是社會關係的總和。

沒有一個固定不變的東西叫機器人，我們簡單的理解為，這句話否定了機器人的實體性。

和你們一樣，我非常討厭拐彎抹角的文字遊戲，它為了形成概念的自洽，幾乎掐斷了所有天馬行空的想像。

我就這樣糾結了幾天，直到落筆之時，我突然覺得釋然。

佛系的性空，承認現象的存在，但不承認事情有本質的實體性、真實性和永恆性。萬物在緣起的作用下不斷變化。在我的思考體系裡，緣起性空，是講得通的。

所以我發現，我只需要定義現象、定義條件，而不需要定義本質。儘管經歷多年訓練的思考模式告訴我，這不科學。

但是，路寬了。

那就讓我坦然的回到正題，為機器人的「沉浸感」與「存在感」做個定義：

• 沉浸感：「沉浸感」的對象承認自己是置身度外的，承認感覺是虛擬的，機器人本身僅是一層外圍感知器官的替代

  • 感知器官的替代：眼耳鼻舌身。

• 存在感：「存在感」的對像是置身其中的，承認感覺是真實的，機器人不僅是感官的替代，還具備本體感和心理驅動

  • 第一層是感知器官的替代：眼耳鼻舌身。

  • 第二層是「本體感」的替代：有了自我和他人的分別，進一步加工感知訊息並透過神經系統調控內在機能，更多的是在運動的層面以及快速決策的層面（下意識）。

  • 第三層是心理驅動：包括個人的意識和潛意識、社會的集體意識和潛意識。

「沉浸感」的對像一般是人，機器要做的，是替代人的感官，機器本身並沒有本體感，所有的感官訊息仍然由人來處理。在這裡機器需要做到的是將眼耳鼻舌身五感盡可能呈現真實感，讓人分不清虛擬和現實的感官訊息，完全沉浸到虛擬的世界中去。當然，還有虛擬和現實混合的做法。

而五感的訊息，從現象來定義的話，可以分為感知和呈現兩個面向。目前無論是哪一方面，視覺和聽覺無疑是最為成熟的，攝影機、顯示器、麥克風、音響完美的實現了視聽的感知和呈現。更進一步，雙眼攝影機、雷射雷達、VR眼鏡、AR眼鏡則將視覺呈現從二維升級到三維。

嗅覺和味覺的感知和呈現往往依賴化學成分的辨識和合成。現有感測器無法實現人類或動物鼻子的功能，只能實現比較單一成分的識別，氣味的合成依賴不同原料的混合作用。也有一些直接透過電刺激神經的方法，在實際應用上較不成熟。

而觸覺則是五感中分佈最廣、最難實現的。

其中許多人把簡單的壓力稱為觸覺，包括基於電容電阻電磁等原理的單點壓力感測器、基於音圈馬達的單點震動模擬器。其實人類的觸覺要複雜的多，人類有100多種負責觸覺感知的離子通道蛋白，其中有4種是最常用的，從現像上來區分的話，它們分別負責皮膚淺層和深層的擠壓和牽拉。綜合起來，人手的觸覺是一種高解析度、高維度的觸覺，可以區分觸摸的幾何形態及動作。我們稱這種觸覺為「精細觸覺」。

目前我們能夠期待到的、沉浸感較好的組合，應該是立體視覺+立體聽覺+簡單嗅覺+精細觸覺。

而精細觸覺，也是目前可以大幅提升沈浸感體驗的關鍵所在。

「存在感」的對像一般是機器，而人則成為了在這個互動環境中與機器平行的對象，機器與人可以互相配合，可以互相視為操作對象。

在這裡，機器除了具有感官的替代，更重要的是具備足夠的本體感。機器知道自己是機器，人是人；知道自己的感官、自己的手足、自己的所處的環境、自己在做的運動。

而本體感的關鍵，依然是機器的觸覺，或者說以精細觸覺為主的多感官融合。

歌德詩裡說，情人用“能瞧的手撫摸”，蝸牛具有“觸摸的視覺”；法國成語“手指尖上生著眼睛”。

人的全身佈滿了觸覺，你可以想像失去視覺、聽覺、嗅覺、味覺，但你一定無法想像活著失去觸覺。

這就是觸覺帶來的本體感，人、動物都有很本能的本體感，可惜機器沒有。精細觸覺帶給機器這種本能。

另一個問題是，機器會有心理驅動嗎？這個問題的本質是無法定義的，就像前面說的緣起性空。人的意識從科學上也是無法解釋的，如果一定要找解釋的話，UCSB的Matthew Fisher相信，人類的意識、記憶和思維是量子糾纏的，要用量子理論來解釋。所以我們認為機器不會很快獲得自主的心理驅動。

但是我們可以讓機器具有模擬的心理驅動，意識是可以透過仿生動態的模型進行模擬的，這樣至少看起來仍然是安全的。

毋庸置疑，觸覺是「沉浸感」與「存在感」最關鍵的一環。

我們所做的觸覺這件事，涉及到很交叉的學科，包括數值計算、力學、光學、機器學習、機械結構，都是非常累的學科，但是我覺得我們比較了不起的事情就是把它給做好玩兒了。我最希望年輕的員工評價公司「可好玩兒了」。我至今仍有這樣一個信條，就是任何事情，只要你把它做的好玩兒，跟著你做的人也就多了。

以上說的這些，我會擴展為專題文章的形式發表。由於我的寫作習慣比較散漫，之前催稿的出版社編輯深受其苦，所以我由衷的抱歉，也建議編輯們等我寫完大部分內容再來聯繫。雖然是不定期的發稿，但我爭取在6個月之內寫完。

又是一年高考季，我記憶猶新而且十分慶幸當年的作文題目《假如記憶可以移植》，作為一名寫代碼比寫字多的理科生，是這篇很有可能意外滿分的作文讓我至今仍保留了一點點寫作的信心。 40分鐘，一篇科幻小說讓我笑著離開考場，也讓我笑著打開了科幻的人生。

但是，《機器觸覺》這個專題，它已經不是科幻，它是我們幾年如一日熬出來的技術和產品，它們將科幻化為現實。

以下是我為這個專題擬定的目錄，我不一定按照順序發表，也有可能更改它們的題目。

另外，由於這些內容和公司的產品有密切的關係，我還鼓勵我的同事們也在公眾號上發他們自己的見解和文章，我相信從不同的角度出發，我們的讀者會受益更多。

苑維然
2022.6於深圳

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專題名稱：《機器觸覺》
目錄：
- 序：沉浸感與存在感
- 人類觸覺
- 機器觸覺
- 動態觸覺
- 主動觸覺
- 面向人體的機器觸覺
- 多感官融合
- 人類意識
- 機器意識