Следующий этап эволюции Интернета может включать цифровую передачу тактильных ощущений, что может преобразить дистанционную хирургию и открыть новую эру онлайн-игр.
Исследователи разработали стандарт «Haptic Codecs for the Tactile Internet» (HCTI), который позволяет передавать тактильную информацию в обе стороны через сеть с помощью пакетов данных, которые не требуют большого размера или высокой пропускной способности. Подробности были изложены в статье, опубликованной 14 июня Ассоциацией по стандартизации Института инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).
В настоящее время передача тактильной обратной связи через удалённое соединение — например, при управлении роботизированной рукой на месте — требует отправки пакетов данных в обе стороны 4000 раз в секунду. И хотя это позволяет делать обратную связь реалистичной и обеспечивает надёжную передачу данных, это предъявляет очень высокие требования к сети, которая транспортирует эти пакеты данных, объяснил в своём заявлении ведущий автор статьи Эккехард Штайнбах (Eckehard Steinbach), профессор медиа-технологий в Мюнхенском техническом университете (TUM).
Чтобы преодолеть эту проблему, стандарт HCTI использует сжатие данных и снижает частоту до 100 раз в секунду, что, по словам Штайнбаха, «близко к порогу человеческого восприятия».
Стандарт HCTI оптимизирует управляющий контур между отправителем и получателем, а также сжимает информацию аналогично тому, как отправляются через Интернет аудио или изображения, но в двустороннем формате.
«Новый кодек подобен JPEG или MPEG, только для тактильных ощущений», — сказал Штайнбах, добавив: «В случае с JPEG, MP3 и MPEG появилось множество приложений после того, как стандарты стали публичными. Я ожидаю того же от нашего нового тактильного кодека».
Передача тактильных ощущений
Кодеки сжимают отправляемую через Интернет информацию, исключая данные, которые находятся за пределами человеческого восприятия. В файлах JPEG и MP3 это означает удаление визуальных и аудио элементов, которые человек, скорее всего, не заметит. Это приводит к потере высокого качества, например, в цветах или высокочастотных звуках, но позволяет создать намного меньший и легко передаваемый пакет данных.
Однако этот процесс обычно является односторонней передачей. Для того чтобы тактильная обратная связь была эффективной на расстоянии, требуется двусторонняя связь с высокой точностью, что требует высокоскоростных и низкозадерживающих соединений. При использовании роботов на месте это не является большой проблемой, однако удалённое управление ими создаёт проблемы.
И хотя информация передаётся по оптоволоконным сетям со скоростью света, она всё равно проходит максимум 300 километров за одну миллисекунду (мс). С точки зрения чистого времени передачи, это означает, что тактильный пакет данных будет передаваться из Германии в Японию 30 мс — не учитывая задержки передачи, вызванные принимающим устройством. Это недостаточно быстро для эффективной удалённой тактильной обратной связи, сообщили учёные в своем заявлении.
Однако сжатие размера пакета данных при сохранении достаточного количества информации для эффективной передачи тактильных ощущений позволяет передавать тактильную обратную связь без заметной для человека задержки. Единственный недостаток, как отметили исследователи, заключается в том, что силы, применяемые роботом, немного ослабляются при обратной передаче на контроллер — это означает, что твёрдые поверхности могут ощущаться мягче.
Стандарт HCTI может найти множество применений в будущем, особенно в медицине, заявили учёные. В частности, он может быть использован в телехирургии, где робот в операционной может быть удалённо управляем опытным хирургом с другого континента. Врач также может проводить удалённое ультразвуковое исследование пациента в машине скорой помощи, тем самым ускоряя процесс оказания помощи.
Тактильная обратная связь также может улучшить игровые и развлекательные впечатления, обеспечивая более реалистичную обратную связь при онлайн-играх или в так называемых «4D кинотеатрах». Она может, например, передавать физическое ощущение рукопожатия между двумя игроками. Это также может быть применено в лучших гарнитурах виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR) для обеспечения более полного погружения.
