2020年國際科展現場直擊3:視覺中的鬼影是哪來的?讓未來的機器人幫忙搬家!

從上兩篇國際科展研究介紹,能看出中學生對生活、自然界的重視。源於對生活的熱情,行為與社會科學科和電腦科學與資訊工程科的學生們也從人類習性的角度切入,產出有趣的主題。所謂科技來自人性,科展主題也來自對生活的探索與對自身的好奇。

海報展示會場。攝影/吼猴

【行為與社會科】:視覺中的鬼影是哪來的?

臺北麗山高中周芷語、謝宜薰在看到《國家地理》雜誌探討視覺的文章,對自己視覺中所產生的鬼影感到驚奇。赫曼方格是因人體視網膜的「側抑制作用」而造成的,在某些視覺刺激較強時,接收到周圍較弱訊號的細胞會被覆蓋。在赫曼方格的例子中,黑方格與白線條中會有錯覺造成的灰點。

兩人疑惑赫曼方格會讓人感覺黑色方格間白色線條的交會處出現暗點,但一般穿著的格子衫卻很少會出現這個狀況,萌生出想進一步研究的想法。他們的作品獲得本次大會獎二等獎。

研究中針對三種視錯覺中生理錯覺的赫曼方格來探討,他們將赫曼方格套入不同配色,以 RGB 色法去定義對比色、互換色和相近色,再將這些方格設計為格子衫,讓受試者觀看並探討消費行為。

由於傳統的赫曼方格(黑白配色)所受到的側抑制較明顯,較易產生生理錯覺,並且在黑白色互換後因眼球較激烈的顫動(saccade)使得閃爍程度上升,導致眼睛易感到疲憊。不同顏色的赫曼方格則會受到視桿與視錐細胞的影響,導致我們看到不同的生理錯覺。例如看著紅綠格子衫時,正常視覺下鬼影的出現和灰點閃爍程度皆為零,然而紅綠色盲的受試者卻會看到鬼影——這樣的差異,就會影響到受試者是否較有意願購買這種配色的衣服。

鬼影時現時滅……難不成我有靈媒的體質?圖/GIPHY

提及未來的研究方向時,周芷語、謝宜薰提及應該要再修改問卷設計,並且未來進行實驗時,期望能運用眼動儀和腦波儀來使實驗結果更精確。

【電腦科學與資訊工程科】運用空間物品記憶裝置建構搬運機器人

北內湖高中廖子游、邵明諒、林禹丞表示,先前於全國科展時,他們研發 AR的相關軟體,希望能經由環境物體辨識和定位,導航出指定物品的正確位置。延伸功能若能夠套用在機器人身上,能使機器人與人之間有更良好的互動,且能更合乎我們的訴求。

也許未來逛超市的不再是人,而是擁有空間記憶的機器人了。圖/GIPHY

團隊研發一款 AR 記憶眼鏡,能在日常生活中建構整個空間,並利用特徵點建構平面並辨識物體,標記出這個物品在空間中的地點。即使被記憶的物品是放在抽屜中,或是剛好在記憶眼鏡視野的正後方,也能夠藉由記憶中的方位與距離正確引導出物品的所在位置。如果能進一步將這樣的記憶資訊傳達搬運機器人,擁有空間記憶的機器人就可以正確找到尋找的物件,並做出妥善的處理。舉例來說,我們吃糕點時常一不小心就掉屑屑,此時若人類配戴 AR 記憶眼鏡,可以迅速讓掃地機器人趕到現場進行清掃。

關於自己出色的設計,他們表示就高中生而言能運用的經費有限,無法購得實質的 AR 眼鏡。不過,三人藉由手機裝載自製 app,再將手機放入 AR 眼鏡殼來模擬 AR 眼鏡的畫面,並以有線耳機上的音量鍵作為操作眼鏡的控制器。真正的挑戰是物件識別的整合、數據資料的處理,以及要讓程式計算出正確的物件方位和距離。

圖/giphy

儘管年紀尚輕,這些充滿創意的中學生們身上已散發著渾厚的科學家氣息。無論是對於周遭未知的問題窮追不捨,又或者能從簡單原理發想新的創意。雖然有時會受限資源不足,他們都細心地對此進行嚴謹的研究,即使挫敗也不輕易言棄。這樣願意親自深究,挖出未知背後的真相,正是研究學者所應具備的精神。

期許未來能有更多同學能運用課堂中的知識,在科展中一顯身手,明年我們在科教館不見不散!

 



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關於作者

吼猴

臺大農業化學系出生。什麼都想嘗試,什麼都想創造。 但最深沈的渴望莫過於將生活的喜悅與驚奇分享給眾人,無論是狗狗貓貓的萌照、曲折離奇的故事,又或是總能帶給人新奇有趣的科學冷知識。 決意以溫柔真誠的言語將這個世界的驚奇,分享給想知道的人們。

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