Исследовательская группа из Лондонского университета Королевы Марии и Университетского колледжа Лондона недавно опубликовала результаты исследования, впервые предположив, что люди могут обладать ранее нераспознанной сенсорной способностью — «дистанционным прикосновением», то есть они могут ощущать существование целевого объекта посредством слабых механических возмущений в среде, прежде чем напрямую с ним контактировать. Считается, что это открытие изменило традиционную когнитивную структуру человеческого прикосновения как «только тесного и необходимого контакта» и, как ожидается, предоставит новые идеи для проектирования робототехники и различных вспомогательных устройств.

Хотя человеческое прикосновение долгое время рассматривалось как чувство ближнего действия, которое в значительной степени зависит от прямого контакта кожи с объектом, исследования того, как животные воспринимают мир, постепенно привели к появлению других доказательств. Например, было обнаружено, что некоторые кулики, такие как кулики и ржанки, способны находить добычу, закопанную под песком, ощущая чрезвычайно тонкие механические возмущения в песке - процесс, известный как прикосновение на большие расстояния. В соответствии с этим механизмом, когда объекты в окружающей среде движутся, в зернистой среде возникают небольшие изменения давления или рефлексы движения, и животные улавливают эти сигналы через высокочувствительную тактильную систему.

Последние исследования на этом основании поднимают вопрос: обладают ли люди подобными способностями? Исследовательская группа сообщила о соответствующем экспериментальном проекте и результатах на «Международной конференции по развитию и обучению» (ICDL) IEEE 2025 года. В эксперименте испытуемых просили аккуратно провести пальцами по ящику, наполненному песком, и, прежде чем прикоснуться к целевому объекту, попытаться определить, закопан ли в ящике в фиксированном положении блок. Исследовательская группа контролировала положение блоков и использовала светодиодные ленты, чтобы направлять траектории поглаживания испытуемых, тем самым систематически записывая их решения.

Результаты экспериментов показали, что участники-люди смогли ощутить присутствие закопанных блоков со значительно большей, чем случайно, точностью, не прикасаясь к ним напрямую. Это означает, что когда человеческий палец скользит по поверхности песка, он может почувствовать очень небольшие изменения в направлении или сопротивлении песчинок из-за присутствия под ними твердого вещества. Дальнейший анализ физического моделирования показал, что чувствительность этой способности восприятия близка к пределу обнаружения механического отражения, предсказанному теорией, показывая, что тактильная система человеческой руки гораздо более совершенна, чем «грубая» в традиционном понимании.

Чтобы сравнить эффективность людей и машин при дистанционном контакте, команда также разработала параллельные эксперименты с роботами. В эксперименте с роботом исследователи использовали роботизированную руку UR5, оснащенную тактильным датчиком, для обнаружения закопанных в песке блоков, а также алгоритм длинной кратковременной памяти (LSTM) для изучения и оценки данных датчиков. Результаты показывают, что в пределах теоретического обнаруживаемого диапазона точность суждений человека составляет около 70,7%. Хотя робот имеет небольшое преимущество в средней дальности обнаружения, общая точность составляет всего 40% из-за большего количества ложных срабатываний.

Исследователи отметили, что производительность обоих очень близка к максимальному пределу чувствительности, предсказанному физической моделью, что подтверждает «физическую границу» дистанционного прикосновения в гранулированных средах. Что более примечательно, так это то, что существует положительное взаимодействие между экспериментами на человеке и машине: эксперименты на людях вдохновляют на разработку стратегий машинного обучения, а производительность машин помогает исследователям интерпретировать данные о поведении человека с новой точки зрения. Исследовательская группа считает, что такое сочетание психологии и робототехники демонстрирует потенциал междисциплинарного сотрудничества в фундаментальных когнитивных исследованиях и технологических инновациях.

Чэнь Чжэнци, первый автор статьи и аспирант Лаборатории передовой робототехники Лондонского университета королевы Марии, сказал, что это открытие открывает новые направления для разработки инструментов и ассистивных технологий, которые могут расширить тактильные возможности человека. Например, в будущем может быть разработано сложное оборудование обнаружения для археологических раскопок, позволяющее обнаруживать цели, погребенные в песке, без разрушения культурных реликвий. Ожидается, что тот же принцип будет использоваться для исследования гравия на поверхности звезд, таких как Марс, или для поиска и спасения в песчаном морском дне, что сделает более безопасным и эффективным выполнение миссий «слепого исследования» в средах с ограниченным обзором или даже в опасных условиях.

Руководитель исследования Элизабетта Версаче, старший преподаватель психологии в Лаборатории подготовленного разума Лондонского университета Королевы Марии, отметила, что это первый случай, когда дистанционное прикосновение систематически изучается на человеческом теле, и предполагается, что границы «диапазона воспринимаемого мира» человека (так называемое рецептивное поле) могут выходить далеко за пределы того, что было признано ранее. Она считает, что эта работа не только расширяет теоретическое понимание систем восприятия человека, но и дает новые идеи о том, как люди взаимодействуют со сложной средой.

Лоренцо Хамоне, соавтор статьи и доцент кафедры робототехники и искусственного интеллекта Университетского колледжа Лондона, подчеркнул, что особенность этого исследования заключается в том, что эксперименты на людях и эксперименты на роботах «заимствуют» друг друга. По его мнению, такого рода межотраслевое сотрудничество не только помогает исследователям выявить еще не открытые сенсорные способности человека, но и закладывает основу для разработки роботов с тактильной «интуицией», подобной человеческой. Ожидается, что в будущем, с дальнейшим развитием сенсорных технологий и алгоритмов, дистанционное касание станет одной из важных возможностей роботов для выполнения задач в экстремальных условиях, таких как темнота, мутность и глубокие захоронения.

Исследование называется «Изучение тактильного восприятия для локализации объектов в гранулированных средах: исследование человека и роботов» и было опубликовано в материалах Международной конференции IEEE 2025 года по развитию и обучению. Исследование включало два основных эксперимента: один был направлен на оценку чувствительности кончиков пальцев человека к тактильным сигналам объектов, зарытых в песке, а другой использовал роботизированную руку с тактильным оснащением в сочетании с моделью долговременной памяти, чтобы определить, существует цель или нет. Исследовательская группа заявила, что дальнейшая работа будет направлена ​​на дальнейшее изучение эффективности дистанционного касания в других средах (таких как почва или смеси частиц разного размера) и оценка потенциала этой способности для практического применения в повседневной жизни и профессиональных задачах.