全国科普月 | 智能变革时代：人工智能的核心突破与应用边界

本文转自：人民网-科普中国

一台正在进行中的远程手术，即便实现了视觉的全方位覆盖，但没有触感的加持，效果依然不够理想。如何突破力触觉技术的关键壁垒？让该技术的创新和突破应用于更多现实场景？

近日，中国科协青少年科技中心（中国科协科普活动中心）在全国首个科普月系列活动中精心策划的“智汇青春·科创成果向未来”主题展示正如火如荼地进行，吸引众多观众驻足。在人工智能领域的主题展示中，作品带领观众们进行了一场“科幻之旅”，特别是中国仪器仪表学会重点推荐的力触觉交互与神经义肢手展品一经亮相，既让观众们惊叹，更感受到科研团队的奋斗与不易。

身临其境：打通虚拟与现实的感知屏障

什么是力触觉技术？想象一位断臂的障碍人士安装了一个自己制作的假肢，当他用假肢来感受周边物体时，其触感非常有限；而依托力触觉技术的智能假肢，却能帮助人们感受到接触物的温度、纹理、传递压力等等触觉信息，无限接近真实的触感——这正是力触觉技术的核心要义。

力触觉技术可以传递压力，温度、纹理、速度、加速度、震动等各种丰富的信息，如同身临其境般为操作者提供真实感受。即使对健康人群，力触觉技术同样意义重大，该技术可以帮助人类远离危险和复杂的工作环境或者危险场所。比如在远程手术中，医生可在千里之外凭借力触觉技术设备，感受到手术刀切割组织、缝合打结的力感。

在一些特殊行业培训中，力触觉技术也大有可为：医学生可以在虚拟器官上反复练习，感受不同病理组织（如肿瘤的硬度）的差异；电力工人可在虚拟环境中安全进行带电作业，感受拧螺丝的力度和工具的振动；在博物馆可以将珍贵的文物进行数字化，让游客不仅能看，还能亲手“触摸”和感受国宝的纹理与形状……

在研发过程中，东南大学宋爱国教授带领的团队与上海某科技公司强强联合，突破力触觉技术的关键壁垒，让力触觉技术能够提供抵抗感、压力感、纹理感、重量感和刚度感，让用户真正“触摸”到数字对象。作为东南大学教授、中国仪器仪表学会常务理事、科普委员，宋爱国带领团队日夜攻关，解决关键难点，让力触觉技术完成从“旁观”到“身临其境”的质变，打通虚拟与现实世界的物理感知屏障。

据此，业内人士认为，力触觉技术在人工智能的进化中起着不可磨灭的作用。

关键突破：拓宽人工智能的应用边界

在本次“智汇青春·科创成果向未来”展示活动中，人工智能的应用边界的创新突破成为被人们频频谈论的“热词”。

由力触觉技术延伸出的各个领域的技术突破，极大地提升了人工智能的创新突破，拓宽了应用场景。以神经义肢手技术为例，东南大学团队面向国家助残康复重大需求，持续攻关神经义肢手技术。在提升假肢的灵巧性、感知与交互能力的过程中，通过跨学科协作，从而突破了技术壁垒。

在提升假肢灵巧性、感知与交互能力的过程中，科研团队面临诸多关键技术瓶颈：如何在有限体积和重量下实现高灵活度、大输出力的仿生机构设计？如何为假肢赋予有效的感知能力，并实现自然、直观的感知反馈？团队多次前往各地医院和康复中心，与患者一起进行长时间的调试与适配，根据实时反馈现场改进设备与程序。尽管过程艰辛，但能够切实为残疾患者改善生活品质，正是东南大学团队坚持科研攻关的最大动力与使命所在。

最终，义肢系统通过多模态传感技术和融合控制策略实现了协同工作。与传统仅依赖肌电开环控制的国际同类产品相比，最大创新点在于构建了“感知-控制-反馈”一体化的闭环系统。不仅实现了多模态感知与多通道控制的有效融合，也使用户在操作过程中能实时感受到来自假肢的力触觉信息，从而减少对视觉补偿的依赖，提升了交互的自然性和操作的精确性。

跨学科协作：强强联合让科技创新更具生命力

东南大学神经义肢手技术研发团队表示，跨学科协作是项目成功落地的重要支撑。团队与多家医院康复科深入合作，医护人员不仅帮助我们对接截肢患者、开展临床试验，还持续提供一线康复需求和用户体验信息。这种紧密协作使得团队从研发初期就能真正立足用户视角，理解其功能需求和心理期待，在产品设计中融入更多人性化考量。在工程研发、临床医学与患者需求三方共同推动下，技术真正实现了“用得上、用得好”，完成了从论文到产品、从技术到关怀的跨越。

从此次展示的人工智能领域的核心突破与应用边界的拓展不难看出，我国青年学子在跨学科领域开始逐渐发力，更成为科技创新体系的一支生力军。这些成果不仅代表了广大青年学子的蓬勃的创新能力，也展现了我国青年学子的创新能力和跨学科合作的共创精神。

而在跨学科创新的加持下，力触觉技术也有望从“锦上添花”的附加功能，演进为与视觉、听觉并列的“必备”的感官通道。力触觉技术研发团队接下来将筹划建立统一的力触觉数据格式与通信协议，确保不同软硬件平台之间的互操作性。从而降低内容创作者制作触觉效果的门槛，催生丰富的触觉内容生态。

在中国科协青少年科技中心的展区，无论是代表人工智能最前沿科技的力触觉技术，还是东南大学的神经义肢手技术，吸引了广大青少年纷纷驻足，通过了解展示的内容和背后的核心突破之后，纷纷为广大青年学子的努力拼搏表达了敬佩，也表达了对科技创新的浓浓兴趣。

正如东南大学的青年科研成员所言，科学创新永无止境，需要广大青年学子孜孜以求，久久为功，正如“终极触觉反馈”远不止于模拟物理接触，它应该是一个全息、无缝、甚至可编程的触觉感知系统——“数字触觉宇宙”。让未来科技的不断发展成为每个人自然而然的体验，让人类与技术的交互从此拥有温度、力度和深度，正是当代科学家们的责任与使命。

来源：中国科协青少年科技中心（科普活动中心）