11 دقیقه
محققان شواهدی را گزارش می‌دهند که نشان می‌دهد انسان دارای توانایی‌ای پیش‌تر ناشناخته است — نوعی «لمس از راه دور» که به افراد کمک میکند بدون تماس مستقیم، اشیاء پنهان‌شده زیر شن یا خاک را تشخیص دهند. این یافته که در کنفرانس IEEE ICDL 2025 ارائه و در IEEE Xplore منتشر شده است، نحوهٔ نگاه ما به ادراک لمسی را بازتعریف میکند و راه‌های تازه‌ای برای رباتیک، باستانشناسی و اکتشافات سیارهای پیش‌رو می‌گذارد. این پژوهش تاکید میکند که ادراک لمسی و حسگرهای لمسی میتوانند فراتر از تماس سطحی عمل کنند و نشان داده است که اطلاعات مکانیکی ظریف میتوانند از طریق رسانه‌های دانهای (granular media) منتقل و توسط سیستم عصبی انسانی تفسیر شوند.
کشف: یک حس هفتم شگفت‌انگیز برای اشیاء پنهان
ما معمولاً دربارهٔ پنج حس صحبت می‌کنیم و گاهی از «ششم‌حس» یا شهود نیز یاد میشود. اکنون پژوهشگران دانشگاه کوئین مری لندن (Queen Mary University of London) پیشنهاد می‌کنند که نوعی قلمروی ادراکی متمایز وجود دارد که می‌توان آن را حس هفتم نامید: لمس از راه دور. الیزابتّا ورساچه، استاد روان‌شناسی و مدیر آزمایشگاه Ready Minds در کوئین مری، می‌گوید: «این کشف فهم ما از ادراک حسی و وسعت توانایی‌های حس لامسه در موجودات زنده را تغییر می‌دهد.» آزمایشهای تیم نشان می‌دهد افراد میتوانند با نوک انگشتان خود و بدون تماس فیزیکی مستقیم با جسم پنهان، وجود و حتی نوع جسم را زیر لایه‌ای نازک از مواد دانهای مانند شن تشخیص دهند. این نتایج بر اهمیت الگوهای مکانیکی گذرنده و نقش سیستم عصبی در رمزگشایی سیگنال‌های ظریف از محیط تأکید دارد و نشان می‌دهد ادراک لمسی میتواند شامل خوانش اطلاعات انتقال‌یافته از راه دور نیز باشد.
چگونه آزمایش انجام شد: احساس از خلال شن
پروتکل و عملکرد
در نخستین مجموعهٔ آزمون‌ها، از داوطلبان خواسته شد تنها با نوک انگشت خود تشخیص دهند که آیا جسمی زیر لایهٔ کم‌عمق شن قرار دارد یا خیر. به طور شگفت‌آور، شرکتکنندگان تقریباً در 71 درصد موارد موفق به شناسایی صحیح اقلام پنهان شدند، با وجود وجود ذرات بین نوک انگشت و جسم. فواصل تشخیص به‌طور میانگین حدود 6.9 سانتیمتر گزارش شد و فاصله میانی موفقیت تقریباً 2.7 سانتیمتر بود. این داده‌ها که در کنفرانس بین‌المللی یادگیری و توسعه IEEE ICDL 2025 ارائه شد، نشان می‌دهد لمس از راه دور مبتنی بر دریافت نشانه‌های مکانیکی بسیار ریز است که از طریق شبکه‌های ذرات به نوک انگشت منتقل می‌شوند و سیستم عصبی انسان قادر به درک و تفسیر این الگوهاست. این نتایج اهمیت جزئیات آزمایشی مانند اندازه و شکل ذرات، رطوبت نسبی، نحوهٔ تماس نوک انگشت و مدت زمان تعامل را برجسته میکند؛ تمام این متغیرها در احتمال انتقال و آشکارسازی سیگنال نقش دارند.
مکانیسم‌های فیزیکی: چگونه ممکن است؟
در نگاه اول، سیگنال‌هایی که یک جسم دفنشده تولید میکند بسیار کوچک به‌نظر می‌رسند. از لحاظ فیزیکی، جسم به ذرات مجاور خود اختلال وارد میکند و جابجایی‌های ریز و گرادیان‌های فشار تولید می‌نماید. مدل‌های استاندارد نشان می‌دهند که چنین اختلالاتی معمولاً ظرف چند میلی‌متر از نقطه تماس کاهش می‌یابند. با این حال، تیم پژوهشی با ترکیب اندازه‌گیری‌های دقیق آزمایشگاهی و مدل‌سازی نظری دریافت که جابجایی‌های ظریف میتوانند در شرایط مناسب فراتر از حد انتظار از طریق شبکه‌های دانهای منتشر شوند — در برخی شرایط تا چند سانتیمتر. در عمل، این یعنی نوک انگشتی که با شن برخورد میکند میتواند الگوهای بسیار ضعیف حرکت ذرات و ارتعاش را تشخیص دهد که وجود یک جسم پنهان را فاش می‌کنند. آزمایشها نشان دادند پارامترهایی همچون فشردگی (packing density) ذرات، ضریب اصطحکاک بین دانه‌ها، اندازه و توزیع اندازه ذرات، و حتی خواص سطحی ذرات (نظیر گرد و زبری) بر میزان و برد انتقال سیگنال موثرند. مطالعهٔ دقیق این پارامترها کمک میکند تا بفهمیم چه شرایط محیطی و فیزیکی حس از راه دور را تقویت یا تضعیف میکند.
تکرار رباتیک: آموزش ماشین‌ها به «احساس» از فاصله
برای بررسی کاربردهای عملی، تیم آزمایش انسانی را با حسگرهای لمسی روی یک بازوی رباتیک تکرار کرد. داده‌های حسگر به یک شبکهٔ عصبی حافظه بلندمدت-کوتاه‌مدت (LSTM) وارد شد تا طبقه‌بندی کند آیا جسمی زیر شن دفن شده یا نه. رباتها دقت پایین‌تری نسبت به انسان نشان دادند — تقریباً 40 درصد پاسخ‌های صحیح — اما در برخی آزمایشها قادر بودند اشیاء را در فواصل کمی بزرگ‌تر، تا حدود 7.1 سانتیمتر، تشخیص دهند. این اختلاف در دقت نشان‌دهندهٔ پیچیدگی مدل‌های زیستی و توانایی انسان در یکپارچه‌سازی سرنخ‌های چندوجهی است؛ با این وجود رباتها با بهره‌گیری از الگوریتم‌ها و سنسورهای مناسب میتوانند مزایای عملی مانند تکرارپذیری، اندازه‌گیری دقیق‌تر و ثبت لحظه‌به‌لحظهٔ داده‌ها را ارائه دهند.
دادهٔ انسانی که مدل‌های هوش مصنوعی را تغذیه کرد
لورِنزو جامونه، استاد رباتیک و هوش مصنوعی در دانشگاه کالج لندن (University College London)، توضیح می‌دهد: «جالب‌ترین بخش حلقهٔ بازخورد بین آزمایشهای انسانی و رباتی بود.» داده‌های رفتاری انسان، مجموعهٔ آموزشی ربات را بهبود بخشید و عملکرد رباتی نیز فرضیات جدیدی دربارهٔ سرنخ‌های حسی که انسان‌ها از آن استفاده می‌کنند ارائه داد. این رویکرد میان‌رشته‌ای — تلفیق روان‌شناسی، حسگری لمسی و یادگیری ماشین — نشان می‌دهد که ادراک زیستی چگونه میتواند الهام‌بخش طراحی سیستم‌های حسگری نوین برای ماشین‌ها باشد. به عنوان مثال، تحلیل فرکانس‌ها و الگوهای زمانی سیگنال‌های ارتعاشی به رباتها کمک کرد تا ویژگی‌های مفیدتری استخراج کنند؛ و بالعکس، مشاهدهٔ رفتار انسان در شرایط نامطمئن راهکارهایی برای طراحی معماری شبکهٔ عصبی و انتخاب ویژگی‌ها پیشنهاد داد.
از باستانشناسی تا مریخ: کاربردهای احتمالی
کشف اینکه نشانه‌های لمسی میتوانند فراتر از آنچه تصور می‌شد در مواد دانهای منتشر شوند، مسیرهای کاربردی گسترده‌ای را می‌گشاید. ژانگچی چِن، پژوهشگر دکتری در آزمایشگاه رباتیک پیشرفتهٔ کوئین مری، اشاره میکند که «لمس از راه دور میتواند امکان انجام بررسی‌های باستانشناسی غیرتهاجمی را فراهم آورد، جایی که اشیای ظریف بدون حفاری کشف می‌شوند، یا به فرودگرها و مریخ‌نوردها اجازه دهد سازه‌های دفنشده روی سطوح شنی سیاراتی مانند مریخ را حس کنند.» ربات‌هایی که به آرایه‌های لمسی حساس و الگوریتمهای هوش مصنوعی مجهز شده‌اند میتوانند در جاهایی عمل کنند که لمس انسانی یا تصویربرداری نوری محدود است — زیر آب‌های کدر، زیر لایه‌های گرد و غبار، یا در محیط‌های خطرناک که دید محدود است یا دسترسی مستقیم ممکن نیست. این قابلیت مخصوصاً برای ماموریتهای اکتشافی کم‌هزینه و کم‌خطر اهمیت دارد؛ زیرا میتواند اطلاعات جستجو را بدون نیاز به کاوش مکانیکی گسترده فراهم آورد، ریسک آسیب به نمونه‌ها را کاهش دهد و مصرف انرژی را بهینه کند.
- باستانشناسی: کشف اشیای دفنشده با حداقل دخالت و حفاری به کمک حسگرهای لمسی و الگوریتمهای تشخیص.
- رباتیک: ارتقای حسگرهای هپتیک (haptic) برای وظایف مانور و جستجو در محیط‌های پیچیده و پوشیده از مواد دانهای.
- علوم سیارهای: امکان بررسی ناهنجاری‌های زیرسطحی توسط مریخ‌نوردها یا کاوشگرهای ماه و قمرهای یخی بدون نیاز به حفاری گسترده.
- جستجو و نجات: یافتن اجسام یا بازماندگان زیر آوار در شرایطی که دیداری ناکافی است و روش‌های تصویربرداری کارایی ندارند.
دیدگاه متخصصان
دکتر مایا روزنتال، پژوهشگری در زمینهٔ حسگری لمسی در یک آزمایشگاه وابسته به ناسا، می‌گوید: «این کار لمسی را به‌عنوان یک فرایند فعال و محیطی بازتعریف میکند. مسئله تنها تماس پوست با بافت‌های سطحی نیست — بلکه تفسیر زبان مکانیکی مواد است.» برای رباتیک سیارهای، این میتواند به معنی طراحی حسگرهای کم‌مصرف جدیدی باشد که «به خاک و شن گوش دهند» تا محل بقایای دفنشده یا مرزهای زمین‌شناسی را بیایابند. دیدگاه او بر مسیرهای عملی آینده تاکید دارد: آرایه‌های لمسی مینیاتوری شده که با شبکه‌های عصبی زمانی (temporal neural networks) همراه شوند، میتوانند امضاهای مکانیکی ضعیف را به اطلاعات قابل اقدام تبدیل کنند. علاوه بر این، همکاری میان محققان روان‌شناس، مهندسان رباتیک و فیزیک‌دانان مواد دانهای برای بهینه‌سازی طراحی حسگرها و روش‌های پردازش سیگنال ضروری است.
این یافته‌ها برای علوم اعصاب حسی و فناوری چه معنی‌ای دارند
ایدهٔ یک حس هفتم — لمس از راه دور — تحریک‌آمیز است اما بر رفتار قابل اندازه‌گیری و اصول فیزیکی مبتنی است. از منظر علوم اعصاب، این موضوع نشان‌دهندهٔ حساسیت قابل توجه سیستم عصبی انسان به الگوهای زمانی-مکانی ورودی مکانیکی است؛ سیستم عصبی میتواند تغییرات بسیار جزئی در توالی‌ها و فرکانس‌های ارتعاشی را رمزگشایی کند و بر اساس آن تصمیم‌گیری نماید. در حوزهٔ فناوری، پژوهش نقشهٔ راهی برای حسگرها و الگوریتم‌هایی ارائه می‌دهد که برد لمس را فراتر از تماس مستقیم گسترده می‌کنند. نویسندگان مقاله در IEEE Xplore اشاره می‌کنند که کارهای آینده مدل‌های انتقال در رسانه‌های دانهای را پالایش خواهند کرد، طراحی حسگرهای لمسی را بهینه می‌سازند و وظایف دنیای واقعی را از بازیابی آثار ظریف تا اکتشاف سطحی فرازمینی مورد آزمون قرار خواهند داد.
چه این پدیده را یک حس جدید بنامیم و چه امتدادی از ادراک هپتیک، این یافته مرزهای نحوهٔ جمع‌آوری اطلاعات توسط جانداران و ماشین‌ها از محیط فیزیکی را گسترش می‌دهد. تصور کنید یک مریخ‌نورد به آرامی سطح شنی را جارو میکند و بدون حفر، شکل یک سنگ دفنشده یا مرزهای لایه‌ای خاک را تشخیص می‌دهد — گامی کوچک اما مهم به‌سوی اکتشاف هوشمندتر و ظریف‌تر.
ملاحظات پژوهشی و مسیرهای آینده
اگرچه نتایج امیدوارکننده‌اند، محدودیت‌ها و سوالات پژوهشی متعددی باقی می‌ماند. لازم است تا تنوع گستردهٔ مواد دانهای (از شن ریز تا خاک‌های چسبناک و گل‌آلود)، اثرات رطوبت و دما، و همچنین نقش شکل و ابعاد اجسام پنهان در انتقال سیگنال به طور سیستماتیک بررسی شوند. علاوه بر این، تحقیقات باید به مطالعهٔ نقش سازوکارهای عصبی سطح مغز بپردازند: کدام نواحی قشر لمسی (somatosensory cortex) و مدارهای زمانی در ادغام این نشانه‌های ظریف دخیل‌اند؟ از منظر مهندسی، بهینه‌سازی آرایه‌های حسگر، کاهش نویز، و طراحی الگوریتمهای استخراج ویژگی‌های زمانی-فضایی کلیدی خواهد بود. همکاری میان رشته‌ای و انتشار داده‌ها در پایگاه‌هایی مانند IEEE Xplore امکان بازتولید نتایج و تسریع پیشرفت در این حوزه را فراهم می‌آورد.
جمع‌بندی
تحقیقات روی لمس از راه دور نشان می‌دهد که ادراک لمسی انسان و حسگرهای مصنوعی میتوانند اطلاعات معنادار را از طریق رسانه‌های دانهای تا فواصل چند سانتیمتری منتقل و دریافت کنند. این بینش هم برای فهم بنیادین مکانیسم‌های ادراک حسی و هم برای طراحی سامانه‌های حسگری و رباتیک کاربردی اهمیت دارد. توسعهٔ بیشتر مدل‌های فیزیکی، آزمایشهای انسان‌شناختی گسترده‌تر، و انتقال یافته‌ها به سیستم‌های رباتیک واقعی میتواند راه را برای کاربردهای نوآورانه در باستانشناسی غیرتهاجمی، جستجو و نجات، و اکتشاف سیارهای هموار سازد. در نهایت، لمس از راه دور مثال روشنی است از اینکه چگونه مطالعهٔ دقیق تعاملات سادهٔ فیزیکی میتواند به کشف توانایی‌های پنهان ادراکی و فناوری‌های جدید منجر شود.
منبع: smarti
نظرات
بیونیکس
تو لابراتوار دیده بودم الگوهای ارتعاشی ریز کلی اطلاعات دارن، ولی تا وقتی تو میدان تست نشن نمیشه قضاوت قطعی کرد
روداکس
وای جدی؟! یعنی انگار بشر حس تازه‌ای پیدا کرده، هیجان‌انگیز و کمی مرموز، کنفرانس جالبی بوده به نظر
ارسال نظر