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虛擬實境科技-《知識大圖解》

知識大圖解_96
・2015/08/10 ・2336字 ・閱讀時間約 4 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

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Source: wikipedia

當今3D電影已在各地電影院風靡,但你能想像鋼鐵人不只能從螢幕向你飛出,更能真正置身實境嗎?你是否想過待在沙發上便能出遊、從事危險的運動卻毫無受傷風險?這些都是50年代虛擬實境技術剛起步時的願景,如今隨著智慧居家科技逐漸普遍,這些願景即將實現。虛擬實境不像3D技術那般只能在平面螢幕上呈現景深效果;它可以讓你全方位360度置身於畫面環境中,並讓你的感知認定其為真實的環境。

人類眼睛所見、手指所觸,都是經過大腦感知詮釋的電子脈衝。基本上,虛擬實境技術的運作方式,是愚弄你的感知,使大腦相信你體驗到的是真正世界的畫面,但其實一切都是電腦製造出來的。早期的虛擬世界是以虛擬實境模組語言(VRML)所程式化創造出來的。後來VRML被使用XML格式的X3D取代。X3D這種建模語言可與3D繪圖應用程式(包括Blender)結合使用,後者則提供各種3D繪圖功能,可整合進虛擬實境的環境。其實有各種方式可創造出能以瀏覽器觀看的虛擬實境世界,而透過電腦遊戲是最能展現虛擬實境技術進展的方式。

虛擬實境除了電腦遊戲以外也有許多其他應用。美軍就採用了「近距離作戰策略訓練器」,該訓練器利用虛擬實境來訓練士兵與敵軍作戰,很像電玩遊戲《決勝時刻》(Call of Duty)與《星艦迷航記》(Star Trek)中全像甲板的綜合體。

虛擬實境與擴增實境(或3D效果)最大的差別是讓人能有身歷其境的感覺。虛擬實境也用於進階手術訓練,並被美國太空總署所採用。而且多虧了一些虛擬實境系統,如頭戴式顯示器以及虛擬實境眼鏡(本期雜誌也將深入探討),虛擬實境技術將展開一場復興運動。虛擬實境若要做到讓人信服,必須讓使用者不只覺得自己完全置身在該環境中,更要能與環境進行互動。這個可以互動的特質即所謂「遙現」(telepresence),正是虛擬實境與其他虛擬世界系統或3D電影技術的最大不同之處。此外,虛擬實境的環境要讓人信以為真,就必須能即時與使用者互動。

想想看你是如何與真實世界互動的。你可以觸摸、拾起物品,感覺其觸感;當你開門或撿起遙控器時,你就能影響這些物體。這些與物體互動的特徵稱為「力回饋」。假設你是個遊戲玩家,力回饋的一個好例子,就是在你中彈的時候,搖桿和身上的護具都會即時發出振動,這些總稱為觸覺系統,是建構仿真虛擬環境的基本要素,用以迷惑你的大腦。

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請點擊以觀看大圖。

虛擬實境系統往往以更先進的操作系統控制,譬如虛擬實境手套。早期的嘗試包括了任天堂的威力手套,而如今的虛擬實境系統多用Razer Hydra這類平台來控制,後者廣泛用於頭戴顯示器Oculus Rift。Razer Hydra靠著一個可發射微弱磁場的機台運作,它利用強化線路、數位訊號處理器和定位演算法,將控制器收集到的數據轉為位置和方向資訊,這些資訊接著再被用作電腦繪圖環境的控制元素。

虛擬實境結合了數種技術,為使用者創造出令人信以為真的虛擬世界。其中頭戴顯示器是最重要的配件,它利用了所謂立體觀測的技術,讓我們的兩隻眼睛看到些微不同的影像。Oculus Rift含有顏色深度24位元的單一LCD螢幕,內裝1000赫茲的鄰接現實追蹤器,可以減少畫面遲滯的現象,使得頭戴顯示器移動時,能有更真實的成像品質;此外,每隻眼睛前方的鏡片更會提供了景深資訊,因此能呈現圍繞穿戴者視線中的完整景象,頭戴顯示器內亦含追蹤軟體,讓使用者移動頭部,虛擬世界也會隨之移動。

內建的三軸陀螺儀、磁力計以及加速器都有助於精確追蹤使用者頭部的運動,讓使用者對環境的感受更真實。這三項技術決定穿戴者在四處移動時透過頭戴顯示器所看到的影像,當使用者一動,所見到的畫面隨之改變,虛擬實境就是利用這種感知模擬來欺騙大腦,讓你的大腦以為身處真實環境。

動作也是虛擬實境能夠讓人信以為真的重要因素。Virtuix公司推出的Omni跑步機是虛擬實境頭戴顯示器和操作器的完美附加裝置,使用者必須穿著一雙特製的鞋子來使用Omni跑步機。當鞋子接觸到Omni具有紋道、摩擦力低的表面時,跑步機裡的平台會隨之移動,模仿出在平地行走的狀態;使用者甚至可以奔跑或跳躍,相對位置資訊會即時傳回電腦,即時產生頭戴顯示器中的畫面。使用者在沒有支撐的情況下行走時,就會看到自己在虛擬空間中的移動狀況。

當然,那只是電腦繪圖合成的環境。虛擬實境系統究竟如何讓你的大腦放下懷疑,將虛擬實境當作真實世界般回應呢?一個令人信以為真的虛擬環境必須擁有超高解析度的成像,頭戴顯示器中的畫面更新率也必須至少每秒顯示30影格數。要製造出一個仿真的虛擬世界,觸感、陰影和光線效果的組合也必須十分精確,缺一不可。此外,聲音必須具方向性,並且要能環繞使用者,如此才能讓使用者感受到如同真實世界般的聲音效果。

虛擬實境界的新產品還有蘋果公司將推出的新Mac Pro,配載了擁有12顆運算核心的英特爾Xeon E5 Ivy Bridge處理器。英特爾公司宣稱這個最新型的晶片能讓目前Xeon的中央處理器提高一倍效能。

Oculus Rift則是最新型的頭戴顯示器,其目的在讓每個人都能體驗虛擬實境。過去虛擬實境系統的價格高昂,讓消費者卻步,只有像美國太空總署和軍方單位才有足夠的資金購買。Oculus Rift可能預告了虛擬實境新紀元的到來,我們將經歷全新的互動與沉浸式體驗。這些虛擬實境技術顯然會應用在電玩遊戲上,但也許也會被應用於行動裝置上。想像你打開iPad並透過頭戴顯示器得到全新的沉浸式體驗。

倘若你一直認為《星艦迷航記》的全像甲板可以提供最終極的虛擬生活,那麼即將問世的虛擬實境技術也許可以讓你在自家中體驗使用全像甲板的感覺。

 

 

本文節錄自《How It Works知識大圖解 國際中文版》第10期(2015年7月號)

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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將數學具象化!從複雜數學世界中看見規則——《大自然的數學遊戲》
天下文化_96
・2022/12/24 ・2696字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

我還有另一個夢想。

我的第一個夢想「虛擬幻境機」只是個科技產物,它能幫助我們將抽象的數學視覺化,促使我們建立新的直覺,讓我們得以忽略數學問題中冗長沉悶的數字結構。

尤其重要的是,它能使數學家對心靈世界的探索變得更容易。但是,由於數學家在數學園地流連忘返時,偶爾也會創造出新景觀,因此虛擬幻境機也可扮演創造性的角色。

事實上,虛擬幻境機或者類似的產品,很快就會問世。

將數學的複雜運作歸類成簡單的模式

我將第二個夢想稱為「形態數學」(morphomatics),它並不是一種科技,而是思考方式。就創造性而言,形態數學具有極為重大的意義。但我卻不知道它是否真會出現,甚至不知道是否有此可能。

我希望答案是肯定的,因為我們都需要它。

上一章的三個例子「液滴、狐與兔、花瓣」彼此間的結構有很大的差異,可是對於這個宇宙如何運作,它們都顯示了相同的哲學觀。它們不像運動定律導出行星橢圓軌道那樣,能直接從簡單的定律導出簡單的模式。相反的,它們貫穿枝葉茂密的複雜性巨樹,最後在適當的尺度下,才終於陷縮成相當簡單的模式。

「水龍頭滴水」這個簡單的敘述,伴隨著極端複雜而不可思議的一連串變遷。

雖然我們已有了電腦模擬的證據,我們還是不知道從流體定律中「為何」會導致這些變遷。這是個簡單的結果,可是起因卻不單純。

在狐狸、兔子與草地構成的數學電腦遊戲中,則包含了許多複雜而隨機的規則。然而,這個人工生態的重要特徵,卻能以四個變數的動力系統來表現,精確度高達百分之九十四。

花瓣的數目是所有原基進行複雜交互作用的結果,但是藉著黃金角,這些作用卻剛好導致各種費布納西數。費布納西數是每位數學福爾摩斯的線索,而不是躲在幕後的元兇。在這個問題中,數學莫里亞提(Moriarty,譯注:福爾摩斯的死對頭)並非費布納西,而是動力學;是自然界的機制,而不是「自然界的數」。

花瓣的數目剛好是費布納西數。圖/envatoelements

在這三個數學故事中,蘊含著一個共同的訊息:自然界的模式都是「突現的現象」,它們從複雜性海洋中突然冒出來,就像波提且利(Sandro Botticelli, 1445-1510)的維納斯乍現於貝殼中,毫無預兆,而且超越了母體。

它們不是自然律的深層單純性帶來的直接結果,那些自然律在這個層級並不適用。它們無疑是從自然界的深層單純性間接衍生而來,但由於因果之間的路徑太過複雜,以致沒有人能夠追尋每一步足跡。

創造一種嶄新的數學

如果我們真想掌握模式的突現,首先需要擁有一個嶄新的科學方法,它要能跟重視定律與方程式的傳統方法並駕齊驅。電腦模擬就是其中一環,可是我們還需要更多。僅由電腦告訴我們某個模式存在,這樣並不能令人滿意,我們還想知道「為什麼」。

這就代表我們必須建立一種新的數學,這種數學能將模式當作模式處理,而不會僅視為細微尺度交互作用的偶然結果。

我並不想改變現存的科學思考方式,它已經帶我們走了很長、很長的一段路,我呼籲的是建立另一個與它相輔相成的體系。

晚近數學最驚人的特色之一,就是開始注重一般性原則與抽象的結構,重心已由定量問題轉移到了定性問題。偉大的物理學家拉塞福(Ernest Rutherford,1871-1937)曾經說過:「定性是差勁的定量描述」,但是這種心態現在已經沒什麼道理。

拉塞福的名言剛好應該倒過來說:定量是差勁的定性描述。因為,能幫助我們了解並描述自然的數學性質種類繁多,數字只不過是其中一種。我們若想將所有的自由度都擠進局限的數值體系,就絕對無法了解樹木的生長或沙丘的形成。

建立一種新數學的時機業已成熟。拉塞福對定性推理的批評,主要在於失之草率;而這種新數學則擁有相當的嚴密性,卻又包含了更多觀念上的靈活性。

我們的確需要一種研究模式的有效數學理論,這就是我將我的夢想稱為「形態數學」的原因。令人遺憾的是,科學的許多分支如今正朝相反方向發展。

舉例來說,DNA常被視為生物體形態與模式的唯一解答,然而當今的生物發育理論,卻不足以解釋為何有機與無機世界分享了那麼多的數學模式。或許,DNA是將動力學規則編入了密碼,而非僅僅控制發育完成的模式。假如真是這樣,當今理論顯然忽視了發育過程的許多關鍵步驟。

建立適當的自然數學體系

數學與自然形態有密切關聯的想法源自湯普生,事實上,還可以遠溯到古希臘人,甚至巴比倫人。然而,直到最近這些年,我們才開始發展堪稱適當的數學。

過去的數學體系本身都太死板,都是為了遷就鉛筆與紙張的限制而創製的。

比如說,湯普生注意到,有多種生物體的形狀與流體的形態極為相似,可是如果想要模擬生物體,當今的流體力學使用的方程式卻嫌簡單得過分。

如果我們在顯微鏡下觀察一個單細胞生物,最不可思議的就是它的運動顯得有明確的目的,看來好像真的知道該往哪裡走。事實上,它是以一種非常特殊的方式,對周遭的環境與內在的狀態做出回應。

生物學家正逐步揭開細胞運動機制的神祕面紗,這些機制比起傳統的流體力學可要複雜許多。細胞最重要的特色之一,是擁有所謂的「細胞骨架」(cytoskeleton),它是某種互相糾纏的管狀網絡,看起來就像一捆稻草,功能是做為細胞內部的剛性支架。

細胞骨架具有驚人的靈活性與動態結構,在某些化學物質的影響下,它可以完全消失無蹤;而不論任何地方需要支撐,又都可以在該處生長。

細胞質中的微管。圖/wikipedia

其實,細胞運動所憑藉的,就是拆卸某些骨架而改搭在另一處。

細胞骨架的主要成分是微管,在討論對稱時我曾經提到它。我在那一章說過,這種不尋常的分子呈長管狀,是由兩種單元:α─微管蛋白與β─微管蛋白組成的,兩者排列成如同西洋棋盤的黑白相間圖樣。

微管可藉增加新單元而生長,也能像香蕉皮那樣從頂端向後捲縮。它的捲縮速率遠大於生長速率,但這兩種傾向都可用適當的化學物質來刺激產生。

——本文摘自《大自然的數學遊戲 》,2022 年 11 月,天下文化出版,未經同意請勿轉載。

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天下文化成立於1982年。一直堅持「傳播進步觀念,豐富閱讀世界」,已出版超過2,500種書籍,涵括財經企管、心理勵志、社會人文、科學文化、文學人生、健康生活、親子教養等領域。每一本書都帶給讀者知識、啟發、創意、以及實用的多重收穫,也持續引領台灣社會與國際重要管理潮流同步接軌。

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從 VR 看元宇宙如何打造數位分身? 
科技魅癮_96
・2022/12/15 ・2582字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

元宇宙的終極目標,是要讓你能夠「感同身受」數位分身經歷的一切,這需要許多感官模擬技術的支撐。

發展至今,以視覺及聽覺模擬較為到位,玩家只要戴上 VR 頭盔裝置,就能利用視覺和聽覺連結元宇宙,瞬間從真實空間遁入虛擬世界。

玩家只要戴上 VR 頭盔裝置,就能利用視覺和聽覺連結元宇宙,瞬間從真實空間遁入虛擬世界。圖/pexels

除了視覺、聽覺之外,其他的感官感受,包括嗅覺、味覺、觸覺、甚至是意識的模擬技術也持續進展中,可以預期電影「一級玩家」的情節終將落實,玩家未來能夠以更多的感官感受連結元宇宙。

嗅覺,在真實世界聞到元宇宙玫瑰香

關於元宇宙多重感官模擬技術的開發,臺灣已有一些進展,例如在嗅覺 VR 方面,臺灣大學資訊工程學系暨研究所洪一平教授指導學生開發的「主動式雙渦環傳香系統」,就解決了其他嗅覺 VR 技術令人詬病的一些問題。

在虛擬實境中加入嗅覺線索,可以大幅增強用戶在虛擬環境中的沉浸感,然而,如何精準控制氣味始終是個問題,使得用戶無法獲得更真實的體驗。嗅覺虛擬的常見做法是:隨著使用者在元宇宙身處情境的變換,例如從青草地走進玫瑰花園,裝置就會噴灑出對應香味的精油,此裝置可能是放在固定位置或是戴在玩家的脖子上。

如何精準控制氣味始終是個問題,使得用戶無法獲得更真實的體驗。圖/pexels

無論是哪一種裝置,都有一個共通問題,就是各種味道會混雜在一起。在前面的情境舉例中,釋放出青草精油後,味道會存在空間中久久無法散去,在此同時,使用者已經踏進玫瑰花園,嗅覺 VR 裝置緊接釋放出的玫瑰精油,無可避免會與之前的青草味混合,導致嗅覺擬真程度大幅降低。

「為了解決這個問題,有人採用類似吸塵器的方法,先吸淨前味後才釋出下一個味道,我們則是採用精準傳香方法,直接將香味傳到玩家的鼻子前面,精油用量非常少,所以味道很快就消失了,不會擴散至整個空間,」洪一平教授說。這套「主動式雙渦環傳香系統」,是通過兩個重低音揚聲器驅動的渦流產生器,發射兩個渦環(類似煙圈的概念),香味藏在渦環中。根據不同的應用場景,結合頭盔的定位功能,渦環的碰撞點可以精準定位在用戶鼻前的任意位置,兩個渦環碰撞後釋出香氣。

主動式雙渦環傳香系統是透過兩個重低音揚聲器來精準釋放香氣,讓在虛擬實境中的人們及時感受到味覺。圖/科技魅癮

之所以採用兩個渦環彼此碰撞,而非一個渦環,主要是避免讓玩家覺得有股氣流打在臉上。洪一平教授說明:「如果只有一個渦環,就只能直接將渦環打在玩家鼻子上,才能釋放其中香氣,因此會產生不必要的觸覺。」也就是說,當你在元宇宙中一路走過青草地、玫瑰花園、草莓園,你的鼻子就不斷被各種香味渦環氣流「攻擊」,感覺不會太好,也會讓沉浸在虛擬世界中的你瞬間「出戲」。

觸覺,有效提升與數位物件互動的真實感

模擬觸覺,能夠高度提升使用者與數位物件的真實互動感,這方面已見到許多許多技術開發。例如,Meta 的 Reality Labs Research 實驗室開發的可穿戴觸覺手套,安裝數百個氣動裝置,當穿戴者做出觸摸動作時將協同改變形狀,透過氣壓來呈現逼真的觸覺感覺。

「現在也有團隊利用超音波模擬觸覺。當玩家在元宇宙中觸摸物品時,裝置發射超音波至玩家的手部位置,產生真實觸碰某物體的感覺。」臺灣大學資訊工程學系暨研究所歐陽明教授為研究虛擬實境的國際先驅,對於 VR、元宇宙的研究進程及相關技術知之甚詳,「另外,也有研究從衣服著手,在衣服上安裝震動器、感測器等。使用者穿上這套衣服,當經歷某些情節,例如與人擁抱時,衣服可緊縮,模擬被人擁抱的感覺。」

透過 VR 頭盔來實現電影一級玩家中的情節,在元宇宙中創造更多感官連結。圖/shutterstock

臺灣大學資訊工程學系陳彥仰教授指導學生研究的 JetController,則是藉由高速氣動電磁閥調控高壓氣體,透過多個氣動噴頭的氣動推力,在手持控制器上產生高速的三自由度力回饋。JetController 能在 4.0N-1.0N 下達到 20-50Hz 的完全脈衝,可以更廣泛地支援遊戲與虛擬實境體驗裡的觸覺事件,例如 Halo 遊戲裡自動武器的後座力(15Hz),以及 Fruit Ninja 遊戲裡切水果的體驗(最高可達 45Hz)。

日本新創公司 H2L 則將「疼痛的感覺」注入元宇宙中。H2L 的腕帶裝置會偵測人們的肌肉動作,釋出非常微量的電擊刺激手臂上的肌肉,營造出痛覺體驗。

味覺「欺騙」,你吃的其實是泡麵,不是米其林大餐

在人類各種感官的模擬上,味覺是進度較慢的部分。其中,明治大學(Meiji University)宮下芳明教授於去年(2021)展示人工味覺顯示器,此裝置安裝 10 罐溶液,模擬甜、鹹、酸、苦、鮮等味道,並列印於嚐味用薄膜上,讓使用者能嚐到數位食物該有的味道。另一種模擬味覺的方法,則是透過電和熱刺激來驅動人類舌頭。

還有一種做法是「越俎代庖」,怎麼說呢?在元宇宙中,你吃的是蘋果,但是在現實中的你吃的不是蘋果,而是與蘋果咀嚼感覺相近的梨子,只是另提供了嗅覺的線索,也就是提供蘋果香氣,如此一來,沉浸在元宇宙的使用者會產生自己的確在吃蘋果的錯覺。這是一種利用嗅覺及觸覺改變味覺的方法。於是,在元宇宙中享受米其林美食的你,在真實世界中,你真正吃進肚子裡的可能只是泡麵!這樣的感官「欺騙」,不只有趣,某種程度也產生撫慰作用。

臺北科技大學互動設計系助理教授韓秉軒指導學生開發的 TransFork,便是一款附加於餐具上的嗅覺回饋裝置,搭配頭戴式顯示器轉換或擴增味覺的體驗,並使用味覺轉換食譜,輔助改變體驗者大腦對於口中所吃食物的認知。

臺北科技大學互動設計系助理教授韓秉軒指導學生開發的 TransFork,一款附加於餐具上的嗅覺回饋裝置,輔助改變大腦對於食物的認知。圖/科技魅癮

完整文章請詳見《科技魅癮

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《科技魅癮》的前身為1973年初登場的《科學發展》月刊,每期都精選1個國際關注的科技議題,邀請1位國內資深學者擔任客座編輯,並訪談多位來自相關領域的科研菁英,探討該領域在臺灣及全球的研發現況及未來發展,盼可藉此增進國內研發能量。 擋不住的魅力,戒不了的讀癮,盡在《科技魅癮》