本文中文翻譯由《電子設計應用》特別提供 

（一）：傳遞感情

　　東京大學研究院情報學專業教授歷本純一表示：“iPhone 與Wii 的上市完全顛覆了以往的鼠標操作方式。”歷本教授同時也是索尼計算機科學研究所(索尼 CSL) 交互實驗室的主任，他從上世紀九十年低后期就開始在索尼CSL研究被稱為多觸點式的用戶界面(UI)，這是類似于蘋果公司2007年推出的iPhone中采用的用戶界面。雖然索尼很早就開始了此方面的研究，但由于當時的界面還處于鼠標時代，因此索尼公司認為多觸點技術距離實用還言之尚早。 

通過五感傳感器傳遞情感 

　　歷本教授認為iPhone 的上市將帶動今后用戶界面的多樣化發展。未來設備的用戶界面將逼真到讓人覺得設備就像在跟人打交道，甚至可以通過握手來交流感情( 圖1) 。iPhone 與Wii 的廣受歡迎并不是奇跡，而是必然結果。  

圖1 用戶界面從按鍵進化為五感傳感器 

     歷本教授同時還認為：“鼠標發明于1964年，最初就像一塊四方的石頭。當時人們認為鼠標只是用于輸入邏輯命令，與電腦之間無需情感交流，因此鼠標也不必具有人類的情感。但是，人手是非常靈活的，哪怕是握手這么簡單的一個動作，也可以通過力度強弱等與對方進行交流。因此，未來的電子設備將會十分重視與用戶的情感交流，采用更人性化的用戶界面。” 

　　要想開發出新型的用戶界面，讓人們可以更直接地與電子設備進行互動，其中最重要的就是傳感器，特別是對應人類視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺的五感傳感器(見表1)。要使用戶界面更人性化，前提條件就是電子設備必須具有類似于人類感覺器官的傳感器。實際上，iPhone的用戶界面就采用了相當于觸覺器官的觸覺傳感器。索尼等公司也開始在相機及手機上采用“微笑快門”，用于檢測鏡頭里的人物面部信息，當識別出笑臉時就自動按下快門。任天堂的Wii所采用的“Wii Fit平衡板”中則使用了壓力傳感器，站在板上的人可通過動作對其進行控制。壓力傳感器也可以感知一部分觸覺。  

表1 五感傳感器 

改變人與設備的關系　
　 
集成在上述產品上的五感傳感器仍然處于初級水平，但其今后的發展將很有可能會改變電子設備與人類之間的關系。東京大學名譽教授山崎弘郎長年從事傳感器研究，他認為五感傳感器的發展將會改變人與設備的關系。 

　　山崎教授評論說：“目前的電子產品都要由人來配合機械，所以需要一定的相關技能。如果能將五感傳感器作為輸入系統，那么就可以讓機械來配合人。更先進的是可以直接感應人腦的活動。如果真能達到那種程度，設備與人之間就可以實現情感的分享和動作的配合等。” 

從1位到多位 

　　集成直觀用戶界面的產品獲得了巨大成功，也迅速推動了五感傳感器在應用方面的研發工作。傳感器系統通常包括傳感器元件、相關布線、信息加工處理系統、信息識別系統，以及根據信息作出反應的驅動設備等，其中傳感器元件、信息處理和識別系統都推出了特別先進的技術(見圖2)。  

圖2 新的五感傳感器系統

      其中一個變化就是可以檢測多樣化的信息。例如，目前的觸摸式傳感器只能檢測手指與觸控筆的位置，而且大多只能檢測1點。而最近已有可檢測多點的用戶界面上市，而且有的界面還可以檢測力與壓力，可以知道用戶的按鍵強度，甚至還有能支持彎曲表面的用戶界面。廠商們也在靈活運用此類界面，比如開發通過握手來了解對方情緒的機器人或汽車。 

　　以往的傳感器通常是用于檢測單一信息的產品。例如，采用紅外感應的紅外傳感器只使用1 位信息來表示人是否在某個地方。但最近，通過類似于模擬信息的多位信息，新的傳感器可以詳細了解人的具體狀態。例如，游戲機上可以直接使用傳感器所測得的模擬信息，此外還出現了通過非接觸式用戶界面來檢測人接近狀態的靜電容量傳感器。 

　　五感傳感器中的視覺與聽覺傳感器也在迅速實用化。不僅能夠簡單地記錄影像、聲音，在某種意義上，還可以提取出情感與表情信息。這與其說是傳感器元件的進步，實際上不如說是處理傳感器元件檢測信息的信息處理技術的進步。東京大學歷本教授認為：“在開車時，司機與副駕駛席上的人交談時，不大會引發事故。而通過手機通話時，由于司機不知道通話對方的情況，所以引發事故的概率較高，即使使用免提通話，事故也在所難免。如果在手機通話時不僅可以識別聲音，還可以知道對方的情緒，了解對方正在笑、生氣或是很緊張，那么就有可能降低事故發生的概率。”

（二）：改變生活

集成化與大面積化 

　　業界在提高傳感器元件集成度的同時，也在開發面向大面積應用的傳感器。夏普與索尼等公司就已經將液晶屏幕的TFT與光學觸摸傳感器元件成對集成到玻璃面板上。索尼的3.5 英寸液晶屏內集成了觸摸傳感器，比以往產品薄1mm，僅1.5mm厚。在微軟面向賓館、餐廳等推出的新款平面電腦MicrosoftSurface中，30英寸的顯示屏內也集成了觸摸傳感器。嵌入觸摸傳感器的不光是顯示屏，還可包括設備的外殼。 

　　聽覺傳感器方面，各公司也在研發硅麥克風。此類麥克風由MEMS工藝制造，已經開始嵌入到手機外殼內。將硅麥克風像感光元件那樣以格狀排列，就可以達到聲音的空間分散。以此為基礎，業內還研發了更新的技術，即使有多人同時講話，也可以識別說話的人，還可以只提取出某個人所說的話。 

通過調味器調整味道 

　　到目前為止，五感傳感器中的嗅覺與味覺無論是在技術層面還是實用層面都屬于進展較緩慢的。不過，這方面也將會發生較大變革。目前正在研發的傳感器甚至可以檢測人無法感覺到的氣體，而且也在進行小型化的研究，將來準備集成到手機終端上。此外，目前正在進行研究的還包括可直接再現人類嗅覺、味覺的技術，以及將所收集的氣味、香味進行數值化的技術。 

　　最先實用化的有可能是嵌入味覺傳感器的電飯煲，可以通過傳感器知道米飯在什么時候是最好吃的。另外，可以自動加入材料或調味料進行調味的自動烹調器也將不再是夢想。 

取代導盲犬與緝毒犬 

　　如果五感傳感器技術進一步進化，其應用將擴大到以下三個領域(見圖3)。首先是采用五感傳感器的用戶界面。家電與汽車將可以通過傳感器自然地接收人類所發出的信息，大大提高設備的易用性。  

圖3 五感傳感器的三大應用 

      此外，傳感器在許多方面比人類的感覺更靈敏，因此，功能超強的傳感器可用于輔助殘障人士或強化設備的功能。而且，它不僅可用于制作眼鏡與助聽器，甚至可以使人具有更好的耳目功能。 

　　東京大學大學院信息理工系研究科智能機械信息學專業教授廣瀨通孝一直從事虛擬現實技術的研究，他認為有可能研發出高性能的眼鏡，可看到人類看不到的紫外線與紅外線，而且還能夠清楚地看見月球表面。甚至還有可能研發出取代導盲犬的機器，給殘障人士帶來極大的方便。 

　　最近，嗅覺傳感器也正在進行新的開發，據說新技術可以取代緝毒犬來檢測毒品，或者識別人是否患有疾病。 

　　第三個應用就是通過傳感器讓設備具有專業人士的技能。五感傳感器可以將捏壽司的力度大小、香水調香師的嗅覺、美食家的味覺等感覺信息數值化，并用于開發產品。在汽車行業，已經開始采用支持超高幀速率的攝像頭來進行沖突測試分析，還開發了嵌入壓力傳感器的輪胎，通過傳感器將螺釘最合適的松緊度進行數值化的技術也正在開發中。 

家電將成為寵物 

　　五感傳感器應用的擴展將打破人與電子設備之間的壁壘。實際上，將上述傳感器用于人類，令一部分生物功能“機械化(cyborg)”的研究也正在進行。相反，將五感傳感器嵌入設備內，使設備更像人類的研究，也可被稱為“逆機械化”。 

　　不久的將來，設備不光只等待人的輸入，而且可以自動察覺人的喜怒哀樂等情緒，并根據該情緒來預測人類的行為，并提出相應建議。由早稻田大學創造理工學院綜合機械工科WABOT-HOUSE 研究所教授菅野重樹領導的研發小組開發的看護機器人TWENDYONE 就力圖通過識別、預測人類的感情而執行相應的動作。豐田汽車也于2008 年1 月發表聲明說已經開發了可以檢測駕駛員眼睛開閉情況的系統，用來防止事故發生。如果此類功能進一步完善，那么對于人來說，家電、汽車都可以讓人感覺是具有特殊功能的寵物。

 （未完待續)

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