Dalam film 2018 Steven Spielberg Ready Player One, berdasarkan buku 2011 karya Ernest Cline, orang memasuki dunia realitas virtual mendalam yang disebut OASIS. Apa yang paling mencekam tentang teknologi futuristik dalam film fiksi ilmiah ini bukanlah kacamata VR, yang sepertinya tidak terlalu jauh dari headset yang saat ini dijual oleh Oculus, HTC dan lainnya. Itu adalah keterlibatan rasa di luar penglihatan dan suara: sentuhan.
Karakter mengenakan sarung tangan dengan umpan balik yang memungkinkan mereka merasakan benda imajiner di tangan mereka. Mereka bisa meng-upgrade ke setelan tubuh penuh yang mereproduksi kekuatan pukulan ke dada atau membelai belaian. Namun kemampuan ini, juga, mungkin tidak sejauh yang kita bayangkan.
Kami mengandalkan sentuhan - atau "haptik" - informasi secara terus menerus, dengan cara yang bahkan tidak kami sadari secara sadar. Saraf pada kulit kita, persendian, otot dan organ memberi tahu kita bagaimana posisi tubuh kita, seberapa erat kita memegang sesuatu, seperti apa cuacanya, atau bahwa orang yang dicintai menunjukkan kasih sayang melalui pelukan. Di seluruh dunia, para insinyur kini berupaya menciptakan kembali sensasi sentuhan realistis, untuk video game dan banyak lagi. Terlibat dalam interaksi manusia-komputer akan meningkatkan kontrol robotik, rehabilitasi fisik, pendidikan, navigasi, komunikasi, dan bahkan belanja online.
"Di masa lalu, haptics telah pandai membuat hal-hal terlihat, dengan getaran di ponsel Anda atau paket gemuruh di pengontrol game, " kata Heather Culbertson, seorang ilmuwan komputer di University of Southern California. "Tapi sekarang ada pergeseran menuju membuat hal-hal yang terasa lebih alami, yang lebih meniru rasa bahan alami dan interaksi alami."
Masa depan tidak hanya cerah, tetapi juga bertekstur.
* * *
Perangkat Haptic dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis utama: dapat dipahami, dapat dipakai dan dapat disentuh. Untuk dapat dipahami, pikirkan joystick. Satu aplikasi yang jelas adalah dalam pengoperasian robot, sehingga operator dapat merasakan seberapa besar resistensi yang didorong oleh robot.
Ambil robot bedah, yang memungkinkan dokter untuk beroperasi dari sisi lain dunia, atau memanipulasi alat yang terlalu kecil atau di ruang yang terlalu sempit untuk tangan mereka. Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa menambahkan umpan balik haptic ke kontrol robot ini meningkatkan akurasi dan mengurangi kerusakan jaringan dan waktu operasi. Yang dengan umpan balik haptic juga memungkinkan dokter untuk melatih pasien yang hanya ada dalam realitas virtual sambil mendapatkan perasaan memotong dan menjahit yang sebenarnya. Salah satu siswa Culbertson saat ini sedang mengembangkan simulator gigi sehingga pengeboran kesalahan siswa gigi pertama tidak pada gigi asli.
Para insinyur sedang membangun sistem untuk menyampaikan sensasi sentuhan realistis ke gim video, kontrol robot, dan lainnya, dengan beragam aplikasi yang memungkinkan. (Courtesy of Knowable Magazine) Mengetahui apa yang sedang dilakukan robot di bawah komando Anda juga akan membantu untuk menjinakkan bom atau mengekstraksi orang dari bangunan yang runtuh. Atau untuk memperbaiki satelit tanpa menggunakan ruang angkasa. Bahkan Disney telah melihat ke dalam robot telepresence haptic, untuk interaksi manusia-robot yang aman. Mereka mengembangkan sistem yang memiliki tabung pneumatik yang menghubungkan lengan robot humanoid dengan cermin set lengan untuk dipahami manusia. Orang tersebut dapat memanipulasi bot cermin untuk menyebabkan bot pertama memegang balon, mengambil telur atau menepuk anak di pipi.
Dalam skala yang lebih kecil, lab robotik Jamie Paik di Institut Teknologi Federal Swiss di Lausanne (EPFL) telah mengembangkan antarmuka haptik portabel yang disebut Foldaway. Perangkat seukuran dan bentuk coaster minuman persegi memiliki tiga lengan berengsel yang muncul, bertemu di tengah. (Stefano Mintchev, seorang postdoc di lab, menyebut mereka "miniatur robot origami.") Pegangan plastik kecil bisa tersangkut di bagian atas di mana lengan bertemu, menciptakan joystick yang bertindak dalam tiga dimensi - dan lengan mendorong ke belakang, untuk memberikan pengguna merasakan objek yang mereka dorong. Dalam demo, tim telah menggunakan perangkat untuk mengendalikan drone udara, memeras benda virtual dan merasakan bentuk anatomi manusia virtual.
Ada beberapa tantangan dalam menggenggam haptics yang mungkin tampak tidak dapat diatasi - misalnya, bagaimana Anda memberikan rasa berat saat meraih dan mengangkat benda digital tanpa bobot? Tetapi dengan mempelajari ilmu saraf, para insinyur telah berhasil menemukan beberapa solusi. Culbertson dan rekannya mengembangkan perangkat yang disebut Grabity untuk masalah gravitasi. Ini semacam catok yang digenggam dan diperas untuk mengambil benda-benda virtual. Cukup dengan bergetar dengan cara tertentu, ia dapat menghasilkan ilusi berat dan kelembaman.
Tetapi "membodohi otak hanya berjalan sejauh ini, " kata Ed Colgate, seorang insinyur mekanik di Northwestern University yang bekerja di haptics. Terkadang mudah untuk mematahkan ilusi haptic. Dalam benaknya, dalam jangka panjang para insinyur perlu menciptakan kembali fisika dari dunia nyata - berat dan semua - setepat mungkin. "Itu masalah yang sangat sulit."
Perangkat haptic yang dapat dipahami yang disebut Grabity (bawah) memberikan ilusi berat dan kelembaman untuk penanganan objek virtual. Ini dia meniru nuansa blok (atas). (Courtesy of the Stanford Shape Lab) Perangkat yang dapat dipahami sering memanfaatkan sensasi kinestetik: perasaan gerakan, posisi dan kekuatan yang dimediasi oleh saraf tidak hanya di kulit kita tetapi juga di otot, tendon, dan sendi kita. Perangkat yang dapat dipakai, di sisi lain, biasanya mengandalkan sensasi sentuhan - tekanan, gesekan atau suhu - yang dimediasi oleh saraf di kulit.
Berbagai perangkat eksperimental dikenakan pada jari, menekan pad jari dengan tingkat kekuatan yang berbeda ketika seseorang menyentuh benda dalam realitas virtual. Tetapi perangkat terbaru memberikan jenis umpan balik yang sama tanpa menutupi bantalan jari. Sebaliknya, itu dipakai di mana orang mungkin memakai cincin dan berisi motor yang meregangkan kulit di bawahnya. Itu membuat jari-jari bebas untuk berinteraksi dengan objek dunia nyata sambil tetap merasakan yang "virtual" - fitur yang berguna untuk gim dan aplikasi serius.
Dalam satu tes, seseorang dapat memegang sepotong kapur sungguhan dan merasakan tekanan ketika mereka “menulis” di papan tulis virtual berdasarkan ilusi haptic: Ketika mereka secara bersamaan melihat kapur itu menyentuh papan dan merasakan kulit mereka membentang, mereka tertipu menjadi merasakan tekanan di ujung jari mereka.
Lebih umum, perangkat haptic yang dapat dipakai berkomunikasi melalui getaran. Laboratorium Culbertson, misalnya, sedang mengerjakan gelang yang memandu pemakainya dengan menggetarkan arah yang perlu ia putar. Dan NeoSensory, sebuah perusahaan yang didirikan oleh ahli saraf Stanford David Eagleman, sedang mengembangkan rompi dengan 32 motor bergetar yang dipamerkan dalam episode seri sci-fi HBO Westworld di mana ia seolah-olah membantu karakter mengidentifikasi arah musuh yang mendekat.
Salah satu aplikasi nyata rompi yang pertama adalah menerjemahkan suara menjadi sensasi sentuhan untuk membuat bahasa lisan lebih dapat dipahami oleh orang-orang dengan gangguan pendengaran yang parah. Eagleman juga berupaya menerjemahkan aspek-aspek dari dunia visual menjadi getaran untuk orang-orang yang buta. Upaya lain melibatkan informasi yang lebih abstrak seperti data pasar dan lingkungan - alih-alih kisi yang menunjukkan di mana hal-hal berada secara spasial, pola getaran yang kompleks mungkin mengindikasikan harga selusin saham.
Gambar ini menunjukkan desain bahan lembut, seperti kulit yang sesuai dengan tubuh, untuk perangkat haptic yang dapat dipakai. Sensor dan lapisan aktuator dipisahkan oleh lapisan silikon. Pada lapisan sensor, timah zirkonat titanat (PZT) menerjemahkan gaya ke muatan listrik untuk umpan balik ke komputer. Lapisan aktuator berisi kantong kecil yang dapat mengisi dengan udara beberapa kali per detik untuk umpan balik getaran kepada pemakainya. (Diadaptasi dari HA Sonar et al / Frontiers in Robotics and AI 2016) Motor yang bergetar dapat menjadi besar, sehingga beberapa laboratorium mengembangkan solusi yang lebih nyaman. Laboratorium Paik di EPFL bekerja pada kulit aktuator pneumatik lunak (SPA) - selembar silikon fleksibel setebal 2 milimeter yang dihiasi dengan kantong udara kecil. Mereka dapat meningkat dan mengempis secara bebas puluhan kali per detik dan dengan demikian bertindak sebagai piksel - atau "taxels, " untuk elemen taktil - menciptakan jaringan sensasi. Mereka mungkin memberikan perasaan seperti yang ditawarkan jas dalam Ready Player One, atau umpan balik pada posisi robot atau kaki palsu. Kulit SPA juga disematkan dengan sensor yang terbuat dari paduan logam tahan korosi baru yang memungkinkan kulit yang sama digunakan untuk input komputer saat pengguna memerasnya.
Sebuah film haptic yang bahkan lebih tipis - dengan ketebalan kurang dari setengah milimeter - juga akan segera dibuat, dibuat oleh Novasentis dan dibuat dari bentuk baru plastik polivinilidena fluorida yang menyeimbangkan kekuatan, fleksibilitas, dan daya respons listrik. Ketika film dilapisi pada satu sisi lembaran bahan fleksibel dan muatan listrik diterapkan, film berkontraksi dan melenturkan lembaran, memberikan tekanan pada kulit. Novasentis sekarang menyediakan bahan untuk produsen perangkat yang memasukkannya ke dalam sarung tangan untuk realitas virtual dan game.
“Anda dapat membedakan antara air dan pasir dan batu, ” kata Sri Peruvemba, wakil presiden pemasaran perusahaan. Desainer VR juga bisa membuat representasi yang lebih abstrak, seperti pesan yang disampaikan sensasi tentang keadaan permainan. “Kami dapat menciptakan bahasa haptik secara keseluruhan dengan teknologi kami, ” kata Peruvemba.
Getaran dapat menghasilkan jenis lain dari ilusi haptik: sensasi menarik. Jika perangkat yang bergetar bolak-balik sejajar dengan permukaan kulit bergerak cepat ke satu arah dan perlahan-lahan mundur ke arah lain, berkali-kali dalam satu detik, rasanya seolah-olah itu menarik kulit ke arah pertama.
Sementara sebagian besar produk yang dapat dikenakan menggunakan sensasi sentuhan, mereka juga dapat menggunakan input otot-sendi-tendon dari sensasi kinestetik. Para insinyur telah mengembangkan exoskeleton robot, sejenis perancah yang diikat pada tubuh dengan sensor dan motor, yang dapat membantu orang lumpuh berjalan, memberi prajurit kekuatan super, dan membiarkan orang mengendalikan robot dari kejauhan. Sebuah lab di EPFL telah mengembangkan FlyJacket, yang dikenakan dengan lengan lurus ke samping, dihubungkan dengan piston ke pinggang. Itu tidak terlihat terutama terbang, tetapi memungkinkan orang untuk mengendalikan penerbangan drone udara dengan menggerakkan lengan mereka dan memutar torso mereka. Ketika drone merasakan embusan angin, Anda juga merasakannya.
Kategori terakhir dari perangkat adalah antarmuka yang dapat disentuh, seperti layar ponsel cerdas yang sedikit menabrak ketika Anda mengklik suatu aplikasi. Pekerjaan Culbertson melampaui gundukan dan buzz sederhana. Dia mensimulasikan tekstur pada permukaan menggunakan apa yang dia sebut "data-driven haptics." Alih-alih menulis algoritma rumit atau model fisika untuk menghasilkan getaran yang mensimulasikan yang nyata, dia mencatat apa yang terjadi ketika sesuatu diseret kain yang berbeda atau bahan lain dengan kecepatan yang berbeda dan tekanan. Kemudian dia memiliki permukaan yang memutar kembali getaran ketika sebuah pena diseret di atasnya. Aplikasi dapat mencakup belanja online dan museum virtual.
Perangkat haptic yang dapat disentuh memungkinkan pengguna “merasakan” tekstur yang berbeda tergantung pada pola getaran apa yang ditransmisikan melalui pena. Getaran berubah tergantung pada kecepatan pena dipindahkan, atau seberapa besar tekanan yang diberikan pengguna. Tujuannya adalah untuk secara realistis mensimulasikan kekasaran, kekerasan dan licinnya permukaan. (Atas perkenan Heather Culbertson) Permukaan yang bisa disentuh juga memungkinkan jenis ilusi. Misalnya, Culbertson mengatakan, memainkan suara klik tombol ketika seseorang mengetuk gambar tombol membuatnya merasa seolah-olah tombol itu benar-benar mengklik. Atau membuat layar tampak berubah bentuk di bawah jari seseorang dapat membuatnya terasa lebih lembut. Orang membangun persepsi dengan menyatukan penglihatan, suara, sentuhan, rasa dan bau - dan, seperti dikatakan Culbertson, "Sangat mudah untuk membodohi otak Anda jika Anda memiliki ketidakcocokan antara indra Anda."
Haptics realistis untuk VR mungkin selamanya kikuk dan mahal. Atau teknologi pada akhirnya bisa membuat Ready Player One terlihat aneh. Dalam kedua kasus tersebut, seperti yang dapat kita lihat dengan langkah-langkah kecil seperti gemuruh pengendali video game dan telepon dan jam tangan yang bergetar tanpa henti, perangkat haptic siap hadir, menambah dimensi baru dalam kehidupan digital kita.
Majalah Knowable adalah upaya jurnalistik independen dari Ulasan Tahunan. 
