Naukowcy doszli do wniosku, który brzmi jak fragment scenariusza filmu o superbohaterach, a jednak opiera się na twardych eksperymentach. Ludzie mają ukryty zmysł dotyku, zwany „zdalnym dotykiem”, który wykracza poza nerwy w opuszkach palców. W nowych badaniach ochotnicy wykrywali obiekty zakopane w piasku bez nawiązywania z nimi kontaktu, z powodzeniem identyfikując ukryte kostki z około 70-procentową dokładnością. Odkrycie sugeruje, że ludzie potrafią wyczuwać słabe fale ciśnienia w materiałach sypkich, podobnie jak niektóre ptaki brzegowe wyczuwające ofiarę pod mokrym piaskiem.
Co ciekawe, naukowcy porównali wyniki ludzi z systemem robotycznym przeszkolonym do wykonania tego samego zadania. Osąd człowieka wciąż przewyższa maszyny w odczytywaniu najbardziej subtelnych sygnałów fizycznych, co w dobie powszechnego zachwytu nad sztuczną inteligencją stanowi wynik dość nieoczywisty.
Jak działa zdalny dotyk?
Pracami kierowała Elisabetta Versace, starszy wykładowca psychologii na Queen Mary University of London, której badania koncentrują się na tym, jak mózgi wydobywają strukturę ze świata. Zdalny dotyk opiera się na fizyce mediów ziarnistych – zbiorów luźnych cząstek, takich jak piasek czy sól. Gdy człowiek porusza się w pobliżu zakopanego obiektu, ziarna przesuwają się, a drobne zmiany ciśnienia rozchodzą się na zewnątrz.
Biolodzy zajmujący się ptakami opisali wersje tego zmysłu dziesięciolecia temu. Klasyczne badanie wykazało, że biegusy rdzaste wykrywają zakopaną ofiarę, wyczuwając gradienty ciśnienia za pomocą wyspecjalizowanych receptorów na końcach dziobów. Struktura siedliska potrafi jednak stępić tę zdolność.
Eksperymenty pokazały, że korzenie w łąkach trawy morskiej blokują pola ciśnienia, zmniejszając skuteczność wykrywania. Znaczenie ma również zawartość wody w podłożu. W miarę wzrostu wilgotności sukces ptaków brodzących w zdalnym dotyku rośnie.
CYNICZNYM OKIEM: Ptaki opanowały tę sztuczkę miliony lat temu i nikt nie pisał o tym pracy naukowej. Człowiek odkrywa własne zmysły dopiero wtedy, gdy może je opublikować w prestiżowym czasopiśmie.
W eksperymentach uczestnicy delikatnie przeciągali jednym opuszkiem palca po pudełku wypełnionym piaskiem i zgłaszali, kiedy wyczuli kostkę, nie pozwalając palcowi jej dotknąć. Decyzje ludzi były dokładniejsze, niż oczekiwano. Naukowcy wymodelowali sygnał jako ziarna odbijające się od stabilnej powierzchni i wysyłające z powrotem słabe mechaniczne odbicia.
Uczestnicy osiągnęli 70,7 procent precyzji, czyli takiego udziału poprawnych wykryć wśród wszystkich odpowiedzi. Wykrywali cele w odległości około 6,9 centymetra w badanych warunkach, co jak na zmysł, o którego istnieniu mało kto wiedział, jest wynikiem zaskakująco dobrym.
Dlaczego człowiek pokonał robota?
W towarzyszącym układzie naukowcy użyli czujnika dotykowego na ramieniu robota UR5, przeszkolonego metodą uczenia maszynowego rozpoznającą wzorce w sekwencjach. Robot czasami wyczuwał nieco dalej, ale generował wiele fałszywych alarmów i zakończył z precyzją na poziomie około 40 procent. Maszyna wyczuwała więc dużo, lecz myliła się równie chętnie.
Ten wzorzec pasuje do granic fizyki wynikających z modelu piasku. Oba systemy zbliżyły się do przewidywanego limitu wykrywalności, przy czym ludzkie dłonie wykazały lepszy osąd co do tego, kiedy sygnał był prawdziwy. Versace nie kryła znaczenia tych wyników.
Jak podkreśliła badaczka, „to pierwszy raz, kiedy zdalny dotyk został zbadany u ludzi i zmienia to nasze wyobrażenie o świecie percepcyjnym”.
Zdolność odczytywania drobnych sił w zmieniającym się medium mogłaby sprawić, że praca w terenie byłaby bezpieczniejsza i bardziej precyzyjna. Inżynierowie badali już dotykowe mapowanie zakopanych obiektów za pomocą robotów lokalizujących je w gęstym piasku. Skoro wilgoć zwiększa siłę sygnału u ptaków, narzędzia świadome materiału mogłyby dostrajać siłę, prędkość i liczbę przejść.
Korzyści mogą odnieść także inne dziedziny. Archeologia, kryminalistyka i nauki planetarne mogą zyskać tam, gdzie wzrok zawodzi. Udoskonalony zmysł słabych wskazówek mechanicznych ograniczyłby przypadkowe uszkodzenia i pokierował ostrożnymi wykopaliskami w warunkach słabej widoczności.
Choć dotykowy zasięg może wydawać się czymś nowym u ludzi, ewolucja eksperymentuje z podobnymi rozszerzeniami zmysłowymi od milionów lat. Ryby wykrywają wibracje poprzez linie boczne, czyli rzędy wyspecjalizowanych komórek wyczuwających ciśnienie wody. U ssaków wąsy działają podobnie, przekładając prądy powietrza i teksturę na sygnały dotykowe kierujące ruchem w ciemności.
Okazuje się, że ludzie być może nie stracili całkowicie tej zdolności. Zdalny dotyk może reprezentować uśpioną ludzką zdolność, a nie nowo wyewoluowaną. Sugeruje to, jak głęboko przetwarzanie dotykowe jest zakorzenione w naszym gatunku, mimo braku wyspecjalizowanych struktur, takich jak wąsy czy sensory w dziobach.
CYNICZNYM OKIEM: Mamy zmysł, którego nie używamy, bo wszystko dawno wykopano za nas. Ewolucja dała narzędzie, a człowiek zastąpił je łopatą i czujnikiem za grube pieniądze.
Wyniki uzyskane od ludzi pochodziły jednak z jednego medium, czyli piasku, więc kolejne próby powinny objąć glebę czy plastikowe kuleczki. Wielkość ziaren i tarcie mogą zmienić sygnał, podobnie jak prędkość ruchu palca i kształt obiektu. Pojawia się również czynnik ludzki – trening może wyostrzyć zdolność zauważania słabych wskazówek, co bywa istotne dla chirurgów, techników i zespołów ratowniczych pracujących pod presją. Badanie opublikowano w czasopiśmie „IEEE Xplore”.
