La tecnología nos ha permitido sumergirnos en un mundo de imágenes y sonidos desde la comodidad de nuestro hogar, pero falta algo: el tacto.
La sensación táctil es una parte increíblemente importante de cómo los humanos perciben su realidad. Los hápticos o dispositivos que pueden producir vibraciones extremadamente específicas que pueden imitar la sensación del tacto son una forma de dar vida a ese tercer sentido. Sin embargo, en lo que respecta a los hápticos, los humanos son increíblemente particulares acerca de si algo se siente «bien» o no, y las texturas virtuales no siempre dan en el blanco.
Ahora, los investigadores de la Escuela de Ingeniería Viterbi de la USC han desarrollado un nuevo método para que las computadoras logren esa verdadera textura, con la ayuda de seres humanos.
Llamado modelo basado en preferencias, el marco utiliza nuestra capacidad para distinguir entre los detalles de ciertas texturas como una herramienta para dar a estas contrapartes virtuales una puesta a punto.
La investigación fue publicada en Transacciones IEEE en Haptics por tres USC Viterbi Ph.D. estudiantes de informática, Shihan Lu, Mianlun Zheng y Matthew Fontaine, así como Stefanos Nikolaidis, profesor asistente de USC Viterbi en informática y Heather Culbertson, profesora asistente de USC Viterbi WiSE Gabilan en informática.
«Pedimos a los usuarios que comparen su sensación entre la textura real y la textura virtual», explicó Lu, el primer autor. «El modelo luego actualiza iterativamente una textura virtual para que la textura virtual pueda coincidir con la real al final».
Según Fontaine, la idea surgió por primera vez cuando compartieron una clase de interfaces hápticas y entornos virtuales en el otoño de 2019 impartida por Culbertson. Se inspiraron en la aplicación de arte Picbreeder, que puede generar imágenes en función de las preferencias del usuario una y otra vez hasta alcanzar el resultado deseado.
«Pensamos, ¿y si pudiéramos hacer eso para las texturas?» Fontaine recordó.
Usando este modelo basado en preferencias, primero se le da al usuario una textura real, y el modelo genera aleatoriamente tres texturas virtuales usando docenas de variables, de las cuales el usuario puede elegir la que se siente más similar a la real. Con el tiempo, la búsqueda ajusta su distribución de estas variables a medida que se acerca más y más a lo que prefiere el usuario. Según Fontaine, este método tiene una ventaja sobre la grabación y «reproducción» directa de texturas, ya que siempre hay una brecha entre lo que lee la computadora y lo que sentimos.
«Estás midiendo parámetros de cómo lo sienten exactamente, en lugar de simplemente imitar lo que podemos registrar», dijo Fontaine. Va a haber algún error en cómo grabaste esa textura, en cómo la reprodujiste».
Lo único que el usuario tiene que hacer es elegir qué textura se adapta mejor y ajustar la cantidad de fricción con un simple control deslizante. La fricción es esencial para la forma en que percibimos las texturas y puede variar entre las percepciones de una persona a otra. Es «muy fácil», dijo Lu.
Su trabajo llega justo a tiempo para el mercado emergente de texturas virtuales específicas y precisas. Todo, desde videojuegos hasta diseño de moda, está integrando tecnología háptica, y las bases de datos existentes de texturas virtuales se pueden mejorar a través de este método de preferencia del usuario.
«Hay una creciente popularidad del dispositivo háptico en los videojuegos y el diseño de moda y la simulación de cirugía», dijo Lu. «Incluso en casa, hemos comenzado a ver usuarios con esos dispositivos (hápticos) que se están volviendo tan populares como la computadora portátil. Por ejemplo, con los videojuegos en primera persona, les hará sentir que realmente están interactuando con su medioambiente.»
Lu previamente hizo otro trabajo en tecnología inmersiva, pero con sonido, específicamente, haciendo que la textura virtual sea aún más inmersiva al introducir sonidos coincidentes cuando la herramienta interactúa con ella.
«Cuando interactuamos con el entorno a través de una herramienta, la retroalimentación táctil es solo una modalidad, un tipo de retroalimentación sensorial», dijo Lu. «El audio es otro tipo de retroalimentación sensorial, y ambos son muy importantes».
El modelo de búsqueda de texturas también permite que alguien tome una textura virtual de una base de datos, como el Haptic Texture Toolkit de la Universidad de Pensilvania, y las refine hasta obtener el resultado que desea.
«Puede usar las texturas virtuales anteriores que otros buscaron y luego, en función de ellas, puede continuar ajustándolas», dijo Lu. «No tienes que buscar desde cero cada vez».
Esto resulta especialmente útil para las texturas virtuales que se utilizan en la capacitación para odontología o cirugía, que deben ser extremadamente precisas, según Lu.
«El entrenamiento quirúrgico es definitivamente un área enorme que requiere texturas muy realistas y retroalimentación táctil», dijo Lu. «El diseño de moda también requiere mucha precisión en la textura en el desarrollo, antes de ir y fabricarlo».
En el futuro, es posible que ni siquiera se requieran texturas reales para el modelo, explicó Lu. La forma en que se sienten ciertas cosas en nuestras vidas es tan intuitiva que ajustar una textura para que coincida con ese recuerdo es algo que podemos hacer inherentemente con solo mirar una foto, sin tener la textura real como referencia frente a nosotros.
«Cuando vemos una mesa, podemos imaginar cómo se sentirá una vez que la toquemos», dijo Lu. «Usando este conocimiento previo que tenemos de la superficie, puede proporcionar comentarios visuales a los usuarios y les permite elegir qué coincide».
