Еда, которая хлопает по плечу
Сычуаньский перец — азиатская специя, не менее популярная, чем карри. Кулинарные книги предупреждают: если с ним переборщить, во рту возникнет странное онемение c покалыванием. Оказывается, вкусовые рецепторы тут ни при чем. Перец работает с чувством осязания. Его активное вещество — алкалоид гидрокси-альфа-саншоол («саншо» — японское название перца) — избирательно бьет по одной-единственной группе нервных окончаний RA1, или «тельцам Мейсснера». В коже человека они отвечают за ощущение легких прикосновений.
И теперь в Институте когнитивной нейронауки при Университетском колледже Лондона считают, что благодаря специи нашли ключ к невероятно перспективным тактильным иллюзиям. Самые смелые ожидания такие: эта иллюзия добавит виртуальной реальности новое, осязательное, измерение. И тогда на Марс можно будет отправлять роботов-аватаров, как у Кэмерона: человек лежит на кушетке, опутанный проводами, и воспринимает себя в теле двойника, который бродит хоть по соседней улице, хоть по соседней планете. В этом новом мире операторам NASA не придется больше портить себе глаза, сидя перед компьютерным дисплеем со столбцами цифр и мутной картинкой. Взамен они будут всей кожей чувствовать, как вокруг дует углекислый ветер. Или каков на ощупь камень в руке-манипуляторе.
Про разнообразные громкие результаты профессора Патрика Хаггарда, главы группы исследователей, мировые СМИ пишут по несколько раз в год. Вот он доказывает, что сила боли зависит от того, на что мы смотрим. Что мысленный образ реальных рук и ног искажается, как только мы закрываем глаза. Вот Хаггард учит мозг воспринимать механический прибор как новую часть тела. Демонстрирует корреспондентам газеты The Telegraph опыты на себе, когда ассистент заставляет пальцы профессора двигаться, стимулируя моторную кору его мозга с помощью магнитной катушки. И даже рассказывает BBC про риск преступлений, совершаемых аватарами.
Европейский проект BEAMING по созданию аватаров, для которого Хаггард оценивал этот риск, запустили еще в 2010 году. Цель проекта, конечно, не синекожие биороботы, как в кино, а «среда виртуального присутствия», где человек не только видит и слышит окружающих, но и может ощутить рукопожатие. Причем, судя по всему, подопытные по-настоящему сживаются даже с довольно несовершенным аватаром — неподвижным манекеном, восприимчивым к касаниям. Недавний доклад Хаггарда на научной конференции сообщает: люди охотней соглашаются спеть, если дружески похлопывать этот манекен по плечу.
Зачем аватарам перец? А вот зачем: осязание намного сложнее закодировать, чем картинку или звук. К формуле «есть контакт — нет контакта» это никак не свести. Кроме этого, осязание докладывает нам о температуре и текстуре предмета: гладкий он или шершавый, мокрый или сухой. По толще кожи разбросаны отростки как минимум четырех разных групп нейронов, которые за это отвечают. Одни реагируют на легкие нажатия, другие — на сильные.
Если на палец нажать и не отпускать, чувствительные к перцу «тельца Мейсснера» RA1 откликнутся только в первый момент. Их миссия — следить не столько за давлением, сколько за его перепадами, даже самыми мимолетными. Поэтому, когда мы ведем пальцем по наждачной бумаге, RA1 шлют в мозг колеблющийся сигнал. Как если бы палец стоял на месте, а поверхность под ним вибрировала. Это позволяет читать азбуку Брайля и отличать на ощупь шелк от бумаги, а бумагу от стекла.
Перед создателями аватаров стоит противоположная задача — вызывать «чувство бумаги» или «чувство стекла» искусственно. Робот где-нибудь на Марсе провел ладонью по скале — и человек в лаборатории NASA должен тут же почувствовать шершавость камня. Как этого добиться?
Чтобы показать в виртуальной реальности шкаф, реальный шкаф не требуется: достаточно синих, зеленых и красных пикселей на дисплее, из суммы которых складывается любая картинка. А как разложить на пиксели касание? Профессор Хаггард давно ищет «минимальную тактильную единицу» — аналог пикселя в графике. И уверяет, что реальные стимулы вроде быстрого точечного укола дают слишком грубую картину, которая складывается из реакций всех четырех типов тактильных нервных окончаний.
А возможность химически активировать (или, наоборот, усыпить) волокна отдельного сорта — это как разложить свет призмой на составляющие. Когда-то Ньютон из простого белого получил таким образом все цвета радуги. Что-то подобное Хаггард надеется сделать и с осязанием — и тогда тактильный мир роботов с аватарами станет по-настоящему цветным.