Науковці вперше припускають, що підтвердили існування у людини ще одного відчуття – так званого “віддаленого дотику”, яке ми поділяємо з іншими представниками тваринного світу. Яскравим прикладом є деякі види прибережних птахів, зокрема кулики, що здатні відчувати здобич, приховану під піском, не бачачи та не торкаючись її безпосередньо.
Дослідники з Університету королеви Марії в Лондоні (Queen Mary University of London) та Університетського коледжу Лондона (University College London – UCL) взялися з’ясувати, чи не є цей вид відчуття, який допомагає птахам орієнтуватися – де навіть мізерні зрушення піщинок сповіщають про наявність їжі – більш поширеним серед тварин, ніж вважалося раніше. Університет королеви Марії –- це один із провідних публічних дослідницьких університетів Лондона, що славиться своїми новаторськими дослідженнями, тоді як UCL є одним з найстаріших і найпрестижніших університетів Великої Британії, відомим своїм багатопрофільним підходом до освіти та науки.
“Це перше дослідження віддаленого дотику у людей, і воно змінює наше уявлення про перцептивний світ (те, що називається “рецептивним полем”) у живих істот, включно з людиною”, – зазначила Елізабетта Версаче, яка очолює лабораторію Prepared Minds в Університеті королеви Марії. Її робота відкриває нові обрії для розуміння того, як організми взаємодіють з оточуючим середовищем.
Експеримент, що виявив нове відчуття
Щоб перевірити свою теорію взаємодії частинок у гранульованих середовищах, Версаче розробила експеримент, який відтворював ситуацію, коли прибережні птахи, як-от кулики, шукають їжу в піску. Кулики – це група довгоногих болотних птахів, які часто зустрічаються на берегах водойм і використовують свої довгі, чутливі дзьоби для зондування ґрунту. По суті, тонкі механічні зрушення відбуваються, коли тиск змінюється в середовищі – у цьому випадку в піску, – коли рука (або дзьоб) наближається до захованого об’єкта. У цьому дослідженні учасники пересували пальці крізь пісок у пошуках прихованого куба, але їх просили визначити його місцезнаходження до того, як вони насправді торкнуться його.
Людина проти робота: несподівані результати
Потім дослідники порівняли результати учасників з показниками робота, оснащеного алгоритмом Long Short-Term Memory (LSTM). LSTM – це особливий тип рекурентних нейронних мереж, що використовуються в глибокому навчанні, які здатні запам’ятовувати інформацію на довший час, що робить їх ефективними для обробки послідовних даних. Людські руки продемонстрували майже вдвічі вищий показник успішності у відчутті наближення до куба порівняно зі штучним сенсором.
У категорії “наближення до очікуваного діапазону виявлення” люди показали результат 70,7%, зупиняючись на відстані до 6,9 см (2,72 дюйма) з медіанною близькістю 2,7 см (1,06 дюйма). Водночас запрограмований робот показав лише 40%. Дослідники вважають, що цього достатньо для підтвердження того, що ми можемо відчувати об’єкт до того, як торкнемося його, коли він знаходиться в такому середовищі, як пісок, яке надає сигнали через зміщення та крихітні зміни тиску.
Широкі можливості для майбутніх технологій
Науковці сподіваються використати ці відкриття для вдосконалення тактильних можливостей роботів. Це дозволить задіяти природну чутливість у реальних ситуаціях, таких як археологічні розкопки та пошуково-рятувальні операції.
“Це відкриття відкриває можливості для розробки інструментів та допоміжних технологій, які розширюють людське тактильне сприйняття”, – зауважив Чженці Чень, дослідник лабораторії Advanced Robotics в Університеті королеви Марії. “Ці знання можуть бути важливими для розробки передових роботів, здатних до делікатних операцій, наприклад, для виявлення археологічних артефактів без пошкодження, або для дослідження піщаних чи гранульованих місцевостей, таких як марсіанський ґрунт або дно океану. У ширшому сенсі, це дослідження прокладає шлях для систем, заснованих на дотику, які зроблять приховані або небезпечні дослідження безпечнішими, розумнішими та ефективнішими”.
Хоча дослідження має свої обмеження, починаючи від контрольованого лабораторного експериментального дизайну до відсутності механічного аналізу зміщення піску, коли учасники “відчували” об’єкт, що наближався, воно відкриває двері для подальших досліджень з більшою кількістю учасників та різними середовищами.
“Що робить це дослідження особливо захоплюючим, так це те, як дослідження на людях та роботах взаємно збагачували одне одного”, – зазначив Лоренцо Джамоне, доцент робототехніки та штучного інтелекту в UCL. “Людські експерименти керували підходом робота до навчання, а продуктивність робота надала нові перспективи для інтерпретації людських даних. Це чудовий приклад того, як психологія, робототехніка та штучний інтелект можуть об’єднатися, демонструючи, що міждисциплінарна співпраця може викликати як фундаментальні відкриття, так і технологічні інновації”.
Дослідження було опубліковано у фаховому журналі IEEE International Conference on Development and Learning (ICDL). Ця конференція відома тим, що збирає експертів у галузі обчислювальних та робототехнічних моделей розвитку та навчання у тварин та людей.
