Роль и судьба осязания
Вспомним еще раз о том, что осязание – это чувство, которое позволяет человеку путем прикосновения распознавать различные предметы: их форму, размеры, характер поверхности, расположение в пространстве и т. д. С помощью осязания вы можете почувствовать жару или холод, давление или боль, узнать, что идет дождь или снег, что дует ветер и пр. Это одно из важнейших чувств, присущих человеку, и его надо уметь сохранять и беречь.
Рассмотрим, какую роль играет осязание в формировании жизни обычного человека и у людей незрячих, как оно влияет на их судьбы. Уточним, как осязание на современном этапе нашей жизни постепенно переходит в виртуальную область и начинает активно применяться в различных кибернетических устройствах.
Роль осязания
Роль осязания исключительно важна в формировании как животных, так и человеческих особей. Хэрри Харлоу сообщил результаты исследований с детенышами резусов (разновидность макак), которые воспитывались с поддельными матерями, чучелами из проволоки. Детеныши не привязывались к тем «матерям», от которых получали молоко, но привязывались к тем, которые были покрыты махровой тканью, были приятны и уютны на ощупь. Осязание оказалось более важным фактором привязанности, чем питание.
Лишенные прикосновений младенцы умирают. В США еще во втором десятилетии нашего века почти 100 % подкидышей в возрасте до одного года умирали в «домах призрения». Доктор Фритз Талбот (Бостон) привез в США метод ласкового обращения с подкидышами из одного детского дома в Германии. Если все необходимые медицинские меры были приняты, а младенец тем не менее чах и угасал, его поручали женщине плотного сложения, которая все время его носила. После этого показатель смертности младенцев в американских детских домах резко понизился.
Традиционно считается, что тактильность относится к самым примитивным формам коммуникации. Ее семиотическая значимость понижается при переходе от зоосемиотики к антропосемиотики. Передача информации посредством осязания становится все менее существенной в ходе человеческого развития.
Культура прикосновения не только имеет ограниченный коммуникативный потенциал, но также и репрессируется нормами разных обществ. К наименее контактным относятся обычно культуры Северной Европы и Северной Америки, а также Дальнего Востока. Общество, где люди утратили осязательное отношение друг к другу, где в почете дистанция и правят зрение и слух, подвержено опасности дегуманизации.
Ученые считают, что было бы серьезной ошибкой предположить, что зрение является главным чувством. Даже с позиции психофизиологии, которая имеет подчиненный характер, день ото дня становится яснее, что первичным чувством было осязание и что от него впоследствии отпочковались все прочие. С нашей, еще более радикальной точки зрения, очевидно, что осязание – основная форма нашего общения с вещным миром. И если это так, то осязание и соприкосновение являются решающими факторами, определяющими развитие нашего мира.
Показательно, что именно в тех обществах, где осязательные контакты репрессируются особенно жестко, как «неприличные», нарушающие privacy, там же заостряется и потребность в расширении таких контактов, вплоть до возведения их в новый общественный ритуал. «Коснитесь кого-нибудь сегодня», – с таким воззванием обращается к Англии и миру Институт социальных изобретений (Лондон). Организаторы «трогательного» месячника предлагают каждому англичанину коснуться трех мужчин и трех женщин и предложить им в свою очередь прикоснуться к шестерым. Проект подразумевает не сексуальные, а чисто социальные касания, например дружеское похлопывание по плечу. Предполагается, что если все люди последуют этому призыву, тогда общая касаемость вырастет в геометрической прогрессии и в итоге проект в буквальном смысле коснется всех жителей Британии.
Впервые идея месячника появилась в 1982 году у группы студентов, подсчитавших, что в парижском кафе посетители прикасались друг к другу в среднем 110 раз в час, в то время как в лондонском – ни разу. Отрадно, что за время первого такого месячника количество людей, прикоснувшихся друг к другу в Британии, выросло на 2 миллиона.
Сколь ни поверхностной на первый взгляд кажется идея подобного светского обряда, у нее очень глубокие ритуальные корни. Издревле прикосновение составляло чувственную основу магии и самых священных символических действий – клятвы, присяги. Отсюда корневое родство слов «осязание» и «присяга»: оба происходят от праславянского «сягати» («касаться», «доставать»).
Присяга, собственно, и означала прикосновение к предмету клятвы – земле, крови, телу, знамени и т. д. Да и сегодня глава государства, вступая в должность, приносит присягу, кладя руку на текст Священного Писания или Конституции. Прикосновением к Писанию или Закону освящается и сам акт создания нового государства, провозглашения новой нации.
Судьба осязания
Судьба осязания в культуре нового времени парадоксально связана с изменением понятий «такт» и «тактичность». В современном обиходе это умение соблюдать дистанцию, не навязывать другому человеку своих мнений или эмоций, искусство обходительного обращения с людьми, т. е. обхождения их на расстоянии. Тактично – не сталкиваться впрямую, не теснить и не задевать. Между тем слово «такт» в европейских языках происходит от латинского tactus – «прикосновение», «чувство осязания» (отглагольное существительное от tangere – «трогать», «касаться»). Отсюда в тех же языках развилось и понятие тактильности, осязательности.
Что общего между тактичностью и тактильностью – словами, происходящими от одного латинского корня? Казалось бы, ничего. Но в том-то и дело, что тактичность изначально предполагает чувствительность, а значит, способность почувствовать другого посредством максимального сближения, прикосновения. И лишь постепенно тактичность в современном смысле (который в английском языке прослеживается с начала XIX века) отделилась от тактильности и противопоставила ей себя как чувство дистанции, умение обходить другого, не задевая его. Чувствительность проявляется уже не в том, чтобы прикасаться к ближнему, а в том, чтобы избегать таких прикосновений. И лишь в любовных или дружеских отношениях тактичность и тактильность заново сближаются.
Чувство осязания, или тактильности, сопровождает движение культуры и языка в такие удаленные области, как ритуал присяги и светский такт. Наконец, чувство осязания более всех остальных отвечает за наше представление о реальности в противоположность иллюзии, подделке, галлюцинации. «Неужели я не во сне? Неужели это не греза? Ущипните меня!» – такова вопросительно-восклицательная фразеология приведения себя в чувство, под каковым понимается прежде всего осязание – щипок. Tango ergo sum. Осязаю, следовательно, существую. Мыслить (cogitare) можно и во сне, и в видениях, а вот щипок – это уже несомненная явь, начало пробуждения.
То, что осязание, как правило, ставится на последнее место в перечне органов чувств (после зрения, слуха, обоняния и вкуса), с одной стороны, несправедливо, с другой – подтверждает именно то, что осязание является самым обиходным и привычным из всех чувств, поэтому менее всего выделяется, артикулируется. Мы можем закрыть глаза, уши, заткнуть нос, не брать ничего в рот, но мы не можем содрать с себя кожу. Бодрствуя, мы не можем не осязать. Мы постоянно осязаем свою одежду, а раздевшись, осязаем поверхность, на которой стоим или лежим.
В терминах чувств anthropos haptikos – наиболее правильное и тривиальное определение человека. Именно в силу привычности осязания мы более всего пренебрегаем им, когда речь заходит о теории чувств, о сознательной, творческой разработке всей палитры человеческой чувственности. Само слово «теория» образовано от греческого thea – «взгляд», «видение». Так что зрение по традиции пользуется преимуществом в деятельности ума. Тем более важно вывести осязание из этого интеллектуального подполья, из режима автоматизма, который обрекает на забвение именно то, что наиболее существенно и привычно для нас.
Осязание виртуальности
В последние десятилетия стали популярны исследования, посвященные проблемам искусственного интеллекта и виртуальной реальности. Чувство осязания оказывается важнейшим и сложнейшим для воссоздания виртуальной среды, которая должна создавать полную иллюзию реальности и комплексно воздействовать на все органы чувств человека.
Да и искусственный разум оказывается не слишком разумным, если он отключен от тех тактильных перцепций и операторов, которые лежат в основе концептуальных систем: твердое – мягкое, тяжелое – легкое, холодное – горячее, гладкое – шершавое и т. п. Только так, «на ощупь», воспринимаются важнейшие параметры окружающего мира. Причем в работе над компьютерными симуляциями осязание часто соединяется с кинестезией или включает ее в себя.
С 1990 года при Массачусетском институте технологии работает Лаборатория человеческой и машинной хаптики (The Laboratory for Human and Machine Haptics), более известная как Лаборатория осязания. Ее цель – изучение человеческих и построение машинных хаптик, а также развитие виртуальных и телеоперационных систем ваимодействия людей и машин. Сюда входят такие разделы, как биомеханика кожи, нейрофизиология, психофизика, моторно-информационный контроль, манипуляционные стратегии и их компьютерные модели. С 1999 года издается электронный журнал по хаптике («HAPTICS. The Electronic Journal of Haptics Research»), где печатаются весьма специальные работы, такие как «Силовой контроль хаптической симуляции виртуального окружения по способу закрытой петли».
Что касается практических симуляций осязательной яви, то в настоящее время даже самая передовая компьютерная техника находится примерно на полпути к хаптизации пространственных объектов, то есть их осязательной виртуализации. Уже сейчас легко представить себе, что разница между большими и маленькими файлами или между графикой и текстом на компьютере будет ощущаться на вес и на ощупь благодаря тактильному устройству, вмонтированному в мышь. Компьютерщики называют эти виртуально осязаемые массивы «цифровой глиной» (digital clay). В 2001 году на рынок вышла система FreeForm, которая в трехмерном пространстве компьютерной графики имитирует глину или пластилин, позволяет моделировать обувь, игрушки, классические скульптуры. Ведется работа над аппаратурой, которая позволит человеку достоверно чувствовать ткань – вплоть до ворсинок и направления волокон. По прогнозам, в ближайшие шесть-семь лет покупатели смогут пощупать кусок шелка, шерсти или другого материала, просто проведя пальцем по экрану компьютера, – это снимет важное ограничение для многих потенциальных покупателей интернет-магазинов.
Огромны возможности компьютерной хаптики в медицине, в частности в медицинском образовании. Например, практикант-медик, который вводит имитатор эндоскопа в глотку пациента, ощущает сопротивление, упираясь в виртуальную опухоль или стенку артерии. Наконец, резко расширится область повседневных личных отношений, опосредуемых интернет-паутиной. К имейлу, посланному возлюбленной, можно будет прикрепить «реальный» поцелуй, а другу – свое рукопожатие. По мысли физика Сидни Перковица, автора статьи о современном состоянии хаптики, «с компьютером незачем обниматься, но прикосновение к нему может оказаться неожиданно полезным».
Берегите свои возможности осязания
Рассмотрим общие рекомендации по сохранению своих возможностей осязать окружающий мир. Поскольку тактильная чувствительность человека в первую очередь зависит от состояния кожных покровов, не забывайте о тщательном уходе за кожей, особенно теми ее участками, которые сильнее всего подвергаются влиянию внешней среды. Так, на кожу лица ежедневно попадают пыль, грязь, продукты горения бензина, газов, различные химические средства и пр. Женщины ежедневно наносят макияж, пользуются кремами, лосьонами, гелями и т. д. К тому же непрерывно работают потовые железы, которые выделяют определенные вещества. Смесь всех этих компонентов не лучшим образом влияет на состояние кожи и, как следствие, на ее чувствительность. Постарайтесь содержать кожные покровы в природной чистоте.
Для сохранения нормальной чувствительности кожи к холоду исключите возможность обморожения на улице в холодное время года или на производстве своих рук, ног, лица. Тепло одевайтесь зимой, в морозы носите меховые сапоги и варежки. За полчаса до выхода на холод наносите на кожу лица жирный питательный крем. В том случае, если ноги или руки от переохлаждения спасти не удалось, не натирайте кожу снегом, а зайдя в теплое помещение, для согревания сразу не используйте большой контраст температур (отопительные приборы или горячие ванночки).
Избегайте соприкосновения кончиков пальцев, языка и губ с очень горячими предметами, т. к. после ожога чувствительность кожи в этих местах будет изменена. Особенно берегите руки на кухне: не стоит хватать руками разогретые кастрюли и сковородки. А пробовать готовящиеся блюда можно только после их реального охлаждения.
Носите подходящую вам по размеру одежду и обувь. Все, что жмет и натирает, не только повреждает кожный покров и вызывает боль, но и влияет на осязание.
Когда вы работаете на дачном участке, занимаетесь уборкой или производите ремонт в квартире, перемываете посуду и т. п., старайтесь надевать на руки перчатки. Ссадины, занозы, раны и химические ожоги вам ни к чему, если вы хотите сохранить тактильные ощущения.
Развитию тактильной чувствительности способствует регулярный массаж тела. Не пренебрегайте возможностью время от времени посещать сеансы профессионального массажа. А также выполняйте самостоятельно поглаживания, разминания, растирания, пощипывания кожи рук, ног, плеч и прочих частей тела. Мочалка, щетка и березовый веник в душе или бане также окажут благотворное влияние на вашу кожу.
Нарушение вашего осязания может быть связано с различными заболеваниями внутренних органов, поражениями центральной нервной системы и ствола спинного мозга. Этот симптом помогает медикам ставить более точный диагноз и назначать необходимое лечение. Когда болезнь излечивается, нормальное осязание восстанавливается.
Значение осязания для слепых
Осязательные и зрительные ощущения способны адекватно представить информацию о разнообразных предметах и явлениях окружающей среды, но при этом у них различны способы восприятия.
Зрительное восприятие основано на целостном видении предмета, каким бы большим и объемным он ни был, а при осязании незрячий человек может воспринимать предмет лишь отдельными частями. В связи с тем что осязательное восприятие осуществляется с меньшей скоростью в сравнении со зрительным, образ осязательного предмета у таких людей формируется медленнее.
Зона осязательного обследования сама по себе ничтожно мала. Для осязательного восприятия человеком предметов существует ряд препятствий, например размер предмета, его форма, влажность, температура и т. д. Даже при использовании специализированных технических средств осязательное обследование не будет полным. Все это накладывает отпечаток на взаимодействие незрячего человека и окружающей его среды обитания.
Однако осязание имеет для слепых людей исключительно важное значение, потому что принимает непосредственное участие в отражении предметов и явлений среды, физических и механических свойств окружающего пространства.
Осязание для слепого – главный способ предметного познания среды его жизнедеятельности. Оно включает две группы ощущений: кожные и двигательные.
К кожным ощущениям относят температурные, болевые и тактильные.
Тактильные ощущения относятся к контактным. Они возникают при прикосновении к чему-либо; при многократном, предпринимаемом с усилием тактильном ощущении возникает давление предмета на кожу. Рецепторы тактильных ощущений на коже расположены неравномерно, поэтому порог чувствительности на каждом участке кожи различен.
Тактильная чувствительность зависит от массы различных факторов: снижается от ударов, порезов и других механических воздействий, изменяется в зависимости от температуры среды или предмета, характера поверхности осязаемого предмета (например, выпуклый предмет на ровной поверхности ощущается лучше, чем предмет с огромными или мелкими углублениями).
Тактильная чувствительность также зависит от силы и частоты нажатия, от настроения человека: при положительных эмоциях уровень чувствительности выше.
Выделяют пассивную и активную тактильную чувствительность. Пассивная тактильная чувствительность осуществляется без движения пальцев или рук на объекте обследования, а при активной чувствительности руки двигаются.
Температурные ощущения кожи связаны с ощущением тепла или холода. Холодовых рецепторов на коже больше, чем тепловых, поэтому кожа чувствительнее к холоду, нежели к теплу.
Температурные ощущения кожи могут быть контактными и дистантными. Чем больше разница температур между предметом и кожей, тем на большем расстоянии возникают ощущения тепла и холода.
Кожей можно ощутить не только температуру предмета на расстоянии, но и определить его местоположение в пространстве. К примеру, незрячий человек может определить местоположение отопительных или осветительных приборов, расположение солнца на небе и т. п. При этом чем больше участок ощущающей кожи, тем меньшая разница температур нужна для различения предметов.
Температурные ощущения склонны к адаптации; чем больше поверхность кожи, тем степень адаптации к температурному режиму выше. По этой причине прикосновения к предмету должны быть кратковременными, только тогда они информативны. Скорость и точность данного вида ощущений зависит от опыта человека в определении температуры воды и воздуха.
Болевые ощущения возникают в результате воздействия на кожу механических, химических, температурных раздражителей. Они информируют организм о том, что в месте воздействия кожа разрушается или близка к этому. Болевые ощущения лежат в основе самосохранения организма. При пространственной ориентировке болевые ощущения не используются.
Кожные ощущения несут незрячим людям огромный поток информации о предметах окружающего мира. При систематических тренировках слепые люди могут научиться с легкостью распознавать окружающие их предметы.
Двигательные ощущения в ориентировке незрячего человека. Лишь одна тактильная чувствительность не обеспечивает полного восприятия предметов. Для получения полной информации о размерах предмета необходимо включить двигательный анализатор. Двигательный и тактильный анализаторы будут дополнять друг друга.
Двигательные ощущения несут значительный пласт информации о размерах и пространственном расположении. Двигательный анализатор выполняет функции управления движением, его точностью, частотой и силой. Человек ощущает движение тела и может управлять им.
Двигательные ощущения в большинстве случаев бесконтактны, контактные двигательные ощущения возможны лишь при небольшой скорости движения. В противном случае такое воздействие может привести к травмам.
Двигательное ощущение выполняет функцию измерения предметов и может позволять оценивать размер предметов вне зависимости от их величины.
Таким образом, вся система кожно-двигательных ощущений при полной или частичной потере зрения становится важнейшим источником информации об окружающей среде. Она способствует лучшей ориентации в пространстве, а ее сохранность – более высокой степени овладения навыками ориентировки на местности.
Пьезоэлектрическая кожа у роботов
Робот с улучшенной способностью чувствовать имеет больше возможностей для идентификации объектов. Он передвигается с большей осторожностью и выполняет больше задач в целом. Самый последний шаг к достижению этой цели сделали исследователи из Института технологии Джорджии, разработавшие новый тип сенсорного материала, который достаточно чувствителен, чтобы соперничать с чувствительностью человеческих пальцев, и может подарить роботам чувство осязания, которое напоминает наше собственное.
Повышенный тактильный материал использует около 8 тысяч пьезотроновых транзисторов, каждый из которых содержит около 1500 нанопроводов, диаметр которых варьирует между 500 и 600 нм. В отличие от большинства сенсорных экранов, которые оценивают изменение в сопротивлении или емкости, чтобы обнаружить, где ваш палец, эти транзисторы ощущают изменение в их собственной полярности при давлении. Этот эффект связан с нанопроводами из оксида цинка, которые соединяются с электродами тонким слоем золота, что одновременно придает им пьезоэлектрические и полупроводниковые свойства.
В течение почти трех лет исследовательская группа химически растила сотни массивов с размерами 92×92 транзистора, которые расположены вертикально, чтобы сформировать таксели, которые производят отдельные электронные сигналы при прикосновении. Таксели зажаты между слоями оксида индия, олова и золота, которые соединены вместе и покрыты полимером, который блокирует их от проникновения влаги и коррозии. Полученные массивы имеют плотность 234 пикселя на дюйм и могут регистрировать давление начиная с 10 кПа (1,5 бар). По словам разработчиков, это делает материал таким же чувствительным, как кончики пальцев рук человека.
Эти массивы прозрачные, гибкие и достаточно прочные. Они сохраняют свои способности даже после погружения в солевой раствор и дистиллированную воду на протяжении 24 часов, что открывает их для широкого спектра применений, в частности для сенсорных экранов и искусственной кожи.
Научно-исследовательская группа предусматривает материал для использования в продвинутых сенсорных экранах, которые могут считывать отпечатки пальцев или даже регистрировать точечное давление, используемое в различных точках подписи для повышения безопасности. Передовые тактильные датчики также помогут в создании протезов кожи со способностью к осязанию, а также для роботов и иных протезов.
Проект проходит дальнейшее развитие при поддержке передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA), Национального научного фонда (NSF), ВВС США (USAF), Министерства энергетики США (DOE) и Программы инновационных знаний из Китайской академии наук. В будущем, говорит команда, это может привести к еще большему увеличению чувствительности материала за счет сокращения количества нанопроводов в такселях массивов от нескольких сотен до одной.