（一）：傳遞感情
東京大學(xué)研究院情報(bào)學(xué)專業(yè)教授歷本純一表示：“iPhONe 與Wii 的上市完全顛覆了以往的鼠標(biāo)操作方式。”歷本教授同時(shí)也是索尼計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所(索尼 CSL) 交互實(shí)驗(yàn)室的主任，他從上世紀(jì)九十年低后期就開始在索尼CSL研究被稱為多觸點(diǎn)式的用戶界面(UI)，這是類似于蘋果公司2007年推出的iPhone中采用的用戶界面。雖然索尼很早就開始了此方面的研究，但由于當(dāng)時(shí)的界面還處于鼠標(biāo)時(shí)代，因此索尼公司認(rèn)為多觸點(diǎn)技術(shù)距離實(shí)用還言之尚早。
通過五感傳感器傳遞情感
歷本教授認(rèn)為iPhone 的上市將帶動(dòng)今后用戶界面的多樣化發(fā)展。未來設(shè)備的用戶界面將逼真到讓人覺得設(shè)備就像在跟人打交道，甚至可以通過握手來交流感情( 圖1) 。iPhone 與Wii 的廣受歡迎并不是奇跡，而是必然結(jié)果。
圖1 用戶界面從按鍵進(jìn)化為五感傳感器
歷本教授同時(shí)還認(rèn)為：“鼠標(biāo)發(fā)明于1964年，最初就像一塊四方的石頭。當(dāng)時(shí)人們認(rèn)為鼠標(biāo)只是用于輸入邏輯命令，與電腦之間無(wú)需情感交流，因此鼠標(biāo)也不必具有人類的情感。但是，人手是非常靈活的，哪怕是握手這么簡(jiǎn)單的一個(gè)動(dòng)作，也可以通過力度強(qiáng)弱等與對(duì)方進(jìn)行交流。因此，未來的電子設(shè)備將會(huì)十分重視與用戶的情感交流，采用更人性化的用戶界面。”
要想開發(fā)出新型的用戶界面，讓人們可以更直接地與電子設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)，其中最重要的就是傳感器，特別是對(duì)應(yīng)人類視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺的五感傳感器(見表1)。要使用戶界面更人性化，前提條件就是電子設(shè)備必須具有類似于人類感覺器官的傳感器。實(shí)際上，iPhone的用戶界面就采用了相當(dāng)于觸覺器官的觸覺傳感器。索尼等公司也開始在相機(jī)及手機(jī)上采用“微笑快門”，用于檢測(cè)鏡頭里的人物面部信息，當(dāng)識(shí)別出笑臉時(shí)就自動(dòng)按下快門。任天堂的Wii所采用的“Wii Fit平衡板”中則使用了壓力傳感器，站在板上的人可通過動(dòng)作對(duì)其進(jìn)行控制。壓力傳感器也可以感知一部分觸覺。
表1 五感傳感器
改變?nèi)伺c設(shè)備的關(guān)系
集成在上述產(chǎn)品上的五感傳感器仍然處于初級(jí)水平，但其今后的發(fā)展將很有可能會(huì)改變電子設(shè)備與人類之間的關(guān)系。東京大學(xué)名譽(yù)教授山崎弘郎長(zhǎng)年從事傳感器研究，他認(rèn)為五感傳感器的發(fā)展將會(huì)改變?nèi)伺c設(shè)備的關(guān)系。
山崎教授評(píng)論說：“目前的電子產(chǎn)品都要由人來配合機(jī)械，所以需要一定的相關(guān)技能。如果能將五感傳感器作為輸入系統(tǒng)，那么就可以讓機(jī)械來配合人。更先進(jìn)的是可以直接感應(yīng)人腦的活動(dòng)。如果真能達(dá)到那種程度，設(shè)備與人之間就可以實(shí)現(xiàn)情感的分享和動(dòng)作的配合等。”
從1位到多位
集成直觀用戶界面的產(chǎn)品獲得了巨大成功，也迅速推動(dòng)了五感傳感器在應(yīng)用方面的研發(fā)工作。傳感器系統(tǒng)通常包括傳感器元件、相關(guān)布線、信息加工處理系統(tǒng)、信息識(shí)別系統(tǒng)，以及根據(jù)信息作出反應(yīng)的驅(qū)動(dòng)設(shè)備等，其中傳感器元件、信息處理和識(shí)別系統(tǒng)都推出了特別先進(jìn)的技術(shù)(見圖2)。
圖2 新的五感傳感器系統(tǒng)
其中一個(gè)變化就是可以檢測(cè)多樣化的信息。例如，目前的觸摸式傳感器只能檢測(cè)手指與觸控筆的位置，而且大多只能檢測(cè)1點(diǎn)。而最近已有可檢測(cè)多點(diǎn)的用戶界面上市，而且有的界面還可以檢測(cè)力與壓力，可以知道用戶的按鍵強(qiáng)度，甚至還有能支持彎曲表面的用戶界面。廠商們也在靈活運(yùn)用此類界面，比如開發(fā)通過握手來了解對(duì)方情緒的機(jī)器人或汽車。
以往的傳感器通常是用于檢測(cè)單一信息的產(chǎn)品。例如，采用紅外感應(yīng)的紅外傳感器只使用1 位信息來表示人是否在某個(gè)地方。但最近，通過類似于模擬信息的多位信息，新的傳感器可以詳細(xì)了解人的具體狀態(tài)。例如，游戲機(jī)上可以直接使用傳感器所測(cè)得的模擬信息，此外還出現(xiàn)了通過非接觸式用戶界面來檢測(cè)人接近狀態(tài)的靜電容量傳感器。
五感傳感器中的視覺與聽覺傳感器也在迅速實(shí)用化。不僅能夠簡(jiǎn)單地記錄影像、聲音，在某種意義上，還可以提取出情感與表情信息。這與其說是傳感器元件的進(jìn)步，實(shí)際上不如說是處理傳感器元件檢測(cè)信息的信息處理技術(shù)的進(jìn)步。東京大學(xué)歷本教授認(rèn)為：“在開車時(shí)，司機(jī)與副駕駛席上的人交談時(shí)，不大會(huì)引發(fā)事故。而通過手機(jī)通話時(shí)，由于司機(jī)不知道通話對(duì)方的情況，所以引發(fā)事故的概率較高，即使使用免提通話，事故也在所難免。如果在手機(jī)通話時(shí)不僅可以識(shí)別聲音，還可以知道對(duì)方的情緒，了解對(duì)方正在笑、生氣或是很緊張，那么就有可能降低事故發(fā)生的概率。”
（二）：改變生活
集成化與大面積化
業(yè)界在提高傳感器元件集成度的同時(shí)，也在開發(fā)面向大面積應(yīng)用的傳感器。夏普與索尼等公司就已經(jīng)將液晶屏幕的TFT與光學(xué)觸摸傳感器元件成對(duì)集成到玻璃面板上。索尼的3.5 英寸液晶屏內(nèi)集成了觸摸傳感器，比以往產(chǎn)品薄1mm，僅1.5mm厚。在微軟面向賓館、餐廳等推出的新款平面電腦MicrosoftSurface中，30英寸的顯示屏內(nèi)也集成了觸摸傳感器。嵌入觸摸傳感器的不光是顯示屏，還可包括設(shè)備的外殼。
聽覺傳感器方面，各公司也在研發(fā)硅麥克風(fēng)。此類麥克風(fēng)由MEMS工藝制造，已經(jīng)開始嵌入到手機(jī)外殼內(nèi)。將硅麥克風(fēng)像感光元件那樣以格狀排列，就可以達(dá)到聲音的空間分散。以此為基礎(chǔ)，業(yè)內(nèi)還研發(fā)了更新的技術(shù)，即使有多人同時(shí)講話，也可以識(shí)別說話的人，還可以只提取出某個(gè)人所說的話。
通過調(diào)味器調(diào)整味道
到目前為止，五感傳感器中的嗅覺與味覺無(wú)論是在技術(shù)層面還是實(shí)用層面都屬于進(jìn)展較緩慢的。不過，這方面也將會(huì)發(fā)生較大變革。目前正在研發(fā)的傳感器甚至可以檢測(cè)人無(wú)法感覺到的氣體，而且也在進(jìn)行小型化的研究，將來準(zhǔn)備集成到手機(jī)終端上。此外，目前正在進(jìn)行研究的還包括可直接再現(xiàn)人類嗅覺、味覺的技術(shù)，以及將所收集的氣味、香味進(jìn)行數(shù)值化的技術(shù)。
最先實(shí)用化的有可能是嵌入味覺傳感器的電飯煲，可以通過傳感器知道米飯?jiān)谑裁磿r(shí)候是最好吃的。另外，可以自動(dòng)加入材料或調(diào)味料進(jìn)行調(diào)味的自動(dòng)烹調(diào)器也將不再是夢(mèng)想。
取代導(dǎo)盲犬與緝毒犬
如果五感傳感器技術(shù)進(jìn)一步進(jìn)化，其應(yīng)用將擴(kuò)大到以下三個(gè)領(lǐng)域(見圖3)。首先是采用五感傳感器的用戶界面。家電與汽車將可以通過傳感器自然地接收人類所發(fā)出的信息，大大提高設(shè)備的易用性。
圖3 五感傳感器的三大應(yīng)用
此外，傳感器在許多方面比人類的感覺更靈敏，因此，功能超強(qiáng)的傳感器可用于輔助殘障人士或強(qiáng)化設(shè)備的功能。而且，它不僅可用于制作眼鏡與助聽器，甚至可以使人具有更好的耳目功能。
東京大學(xué)大學(xué)院信息理工系研究科智能機(jī)械信息學(xué)專業(yè)教授廣瀨通孝一直從事虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究，他認(rèn)為有可能研發(fā)出高性能的眼鏡，可看到人類看不到的紫外線與紅外線，而且還能夠清楚地看見月球表面。甚至還有可能研發(fā)出取代導(dǎo)盲犬的機(jī)器，給殘障人士帶來極大的方便。
最近，嗅覺傳感器也正在進(jìn)行新的開發(fā)，據(jù)說新技術(shù)可以取代緝毒犬來檢測(cè)毒品，或者識(shí)別人是否患有疾病。
第三個(gè)應(yīng)用就是通過傳感器讓設(shè)備具有專業(yè)人士的技能。五感傳感器可以將捏壽司的力度大小、香水調(diào)香師的嗅覺、美食家的味覺等感覺信息數(shù)值化，并用于開發(fā)產(chǎn)品。在汽車行業(yè)，已經(jīng)開始采用支持超高幀速率的攝像頭來進(jìn)行沖突測(cè)試分析，還開發(fā)了嵌入壓力傳感器的輪胎，通過傳感器將螺釘最合適的松緊度進(jìn)行數(shù)值化的技術(shù)也正在開發(fā)中。
家電將成為寵物
五感傳感器應(yīng)用的擴(kuò)展將打破人與電子設(shè)備之間的壁壘。實(shí)際上，將上述傳感器用于人類，令一部分生物功能“機(jī)械化(cyborg)”的研究也正在進(jìn)行。相反，將五感傳感器嵌入設(shè)備內(nèi)，使設(shè)備更像人類的研究，也可被稱為“逆機(jī)械化”。
不久的將來，設(shè)備不光只等待人的輸入，而且可以自動(dòng)察覺人的喜怒哀樂等情緒，并根據(jù)該情緒來預(yù)測(cè)人類的行為，并提出相應(yīng)建議。由早稻田大學(xué)創(chuàng)造理工學(xué)院綜合機(jī)械工科WABOT-HOUSE 研究所教授菅野重樹領(lǐng)導(dǎo)的研發(fā)小組開發(fā)的看護(hù)機(jī)器人TWENDYONE 就力圖通過識(shí)別、預(yù)測(cè)人類的感情而執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。豐田汽車也于2008 年1 月發(fā)表聲明說已經(jīng)開發(fā)了可以檢測(cè)駕駛員眼睛開閉情況的系統(tǒng)，用來防止事故發(fā)生。如果此類功能進(jìn)一步完善，那么對(duì)于人來說，家電、汽車都可以讓人感覺是具有特殊功能的寵物。
