零距离科学:科技如何帮残障者重拾触觉

导读 文:吴家亮(中文大学通识教育基础课程讲师) 图:电台 在新冠的阴霾下,大家都尽量减少外出聚餐,亲朋好友都少了很多见面的

文:吴家亮(中文大学通识教育基础课程讲师) 图:电台

在新冠的阴霾下,大家都尽量减少外出聚餐,亲朋好友都少了很多见面的机会。不知大家有没有试过忽发奇想,如果可以用全息投影技术(Holography)把亲朋好友的影像投射出来,甚至能营造出触感,那有多好!这不是天方夜谭,也不是只会在科幻小说出现的情节,在不久的将来,这大有可能成真!接下来的几集的《零距离科学》,将会带领大家探索未来人类的感官世界,让我们先从触觉开始说起。

触觉:最常被忽略的五感

触觉跟其他感觉大有不同。我们可以闭上眼睛来「关掉」我们的视觉,戴上耳塞来「关掉」听觉,捏住鼻子来「关掉」嗅觉,不吃东西来「关掉」味觉,但我们没甚么方法「关掉」触觉,我们不是凌空浮起,每分每秒也感受着皮肤带给我们的触感。事实上,在母腹裏,我们最先感受到的就是来自嘴唇和手指头的触感。皮肤更是我们身体最大和最重的感觉器官,并由超过三百万条神经末鞘所覆盖,传送讯息到脑袋中建构触感。

或许大家都没有为意,我们的手指头是何等的灵敏,我们可以轻易捏起一块豆腐,不会碎掉也不会滑走,这全因为手指头的压觉接受器(tactile receptor)能调节到最适宜的压力。

但是,不是人人都那么幸运,能使用手指头感受这个世界。有些人有先天的残障,有些则由于战争或意外等缘故失去了手脚。最新的科技如何能帮助他们重拾触觉呢?

仿生机械义肢:断肢者的福音

仿生机械义肢是近年发展迅速的领域,有五个指头的仿生臂在2010年才被发明,但使用者运用仿生臂时,要留心注视着自己的举动,小心控制着肌肉的收缩和扩张,经过好几个步骤,才能做出简单的动作,例如是倒一杯咖啡。但这只是一种单向的操作,像是操控汽车一般,仿生臂不会把外界的讯息传回人体,不会给人带来任何触觉。

近三四年,开始有机构研究能带给使用者触觉的仿生臂,这实在是革命性的一步。这项发明的原理是,断肢者的皮肤跟大脑之间的神经联繫是完好的,科学家只要找到一个方法去适度地刺激这个神经网络。他们在仿生臂的手指头加入了大气压力传感器(Barometric pressure sensor),就是普遍地应用在手提电话上、价钱廉宜的传感器,再把它略为加工,让传感器能分辨不同的力度,再把这讯号通过皮肤裏的神经细胞传送至脑部,让使用者感到自己正在触碰物件。

另一个突破是,新一代的仿生臂能直接由使用者的思绪控制,不用再像从前般小心翼翼地控制肌肉的活动。这技术结合了人工智能的学习功能,让仿生臂经过一段短时间的训练,把使用者不同动作的肌肉讯号记下来,以便往后运作,并能更臻完美。

遥距触觉:连繫世界的科技

科技除了可以让仿生臂使用者感受到力的大小,还可以让人感受到软硬和质感。科学家把这应用在医学仪器「达文西外科手术系统」(da Vinci Surgical System)上。这系统让外科医生透过控制机械臂完成微创手术。原初的系统没有触觉的回馈,医生只能透过荧光幕察看肿瘤是否被完整切除、是否还有肾石在身体内等等。新的技术增加了不同的传感器,让医生能得到亲身做手术的触感,知道组织是软是硬,知道手术线是否缝得太紧。这促进了医学的培训,让专家能安坐地球上的某个角落,指导不同的本地医生操作仪器,不用再需要透过语言来表达触感,而能遥距地感同身受。此外,一些複杂的手术也能在千里外遥距地进行。

回到最初的忽发奇想,我们可以遥距地触碰到亲朋好友吗?这在技术上已经成为可能!科学家已能透过几个喇叭,把我们听不到的超声波聚焦在皮肤上,从而产生震动,让我们在无形之中也能有触碰的感觉。当下,这技术能让虚拟实境游戏更加逼真,也不用再拿着手掣去操控。倘若这技术配合着将来的全息投影,便能让科幻小说的桥段成真了!

《零距离科学》(节目网站)集合世界各地有趣的科学纪录片,网罗与大众息息相关的科学资讯,启发观众的好奇心和求知慾,节目逢星期五晚9时30分在港台电视31及31A播映。本集于4月24日播出。港台网站及流动程式RTHK Screen视像直播及提供节目重温。

责任编辑︰Alvin 核稿编辑︰Kayue

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