Bei SIGGRAPH . die Zukunft neu sehen

Forscher in Japan arbeiten an einem Gerät, das Sehbehinderten hilft, sich in einem Raum zurechtzufinden, ohne ihre Hände zu benutzen. Der Prototyp des Geräts namens Forehead Retinal System (FRS) wurde diese Woche auf der SIGGRAPH Konferenz in Boston.

Entworfen von Forschern der Universität Tokio und einer japanischen Firma, EyePlusPlus wandelt das System mithilfe einer kleinen Kamera und 512 an der Stirn angebrachten Elektroden visuelle Informationen in taktile Empfindungen um. Die Kamera wird in eine Sonnenbrille implantiert und die Elektroden werden in einem Stirnband platziert.

Der erste Prototyp wurde im Oktober 2005 eingesetzt und an sehbehinderte Schüler in Japan verteilt. Die Studenten seien dem neuen Gerät zunächst nicht aufgeschlossen gewesen, sagt wissenschaftlicher Mitarbeiter Hiroyuki Kajimoto des Labors von Professor Susumu Tachi an der Universität, weil sie den Schmerzen der elektrischen Impulse auf ihrer Stirn nicht standhalten konnten. Der Haut auf der Stirn fehlt die dicke Unterschicht, die als Status Corneum bezeichnet wird und die in der Fingerhaut vorhanden ist. Ohne diese zusätzliche Schicht können die Elektroden bei Aktivierung eine übermäßige Nervenstimulation und starke Schmerzen verursachen.



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Um dieses Problem zu bekämpfen, implantierte Kajimotos Team eine ionische Gelfolie zwischen Elektrode und Stirn, die die gleiche Dicke und elektrische Impedanz wie die Status-Corneum-Schicht der Epidermis aufwies.

Um sicherzustellen, dass das Gerät leicht und tragbar war, verwendete Kajimotos Team denselben integrierten Hochspannungsschaltkreis, der zum Antrieb von Mikromaschinen verwendet wird. Die Schaltungsbox, die etwa die Größe eines alten Sony Walkman hat, kann der Benutzer in einer kleinen Tasche mit sich führen und der Druck der Impulse lässt sich über einen Lautstärkeregler regulieren.

Kajimoto geht davon aus, dass das Gerät bei entsprechender Ausbildung eine chirurgische Alternative zu einer künstlichen Netzhaut sein könnte. Laut Norman Radtke, Arzt an der Ressourcenzentrum für Netzhautglaskörper in Louisville, KY, ist die chirurgische Netzhauttransplantation in 5 bis 10 Jahren für die Allgemeinbevölkerung verfügbar. Mehr als 700 Menschen in den Vereinigten Staaten leiden an Retinapigmentosa, einer Gruppe erblicher Augenkrankheiten, die die Netzhaut betreffen, und 1,7 Millionen leiden an Sehbehinderungen durch altersbedingte Makuladegeneration.

Dieses aktuelle japanische Projekt hat also enorme Auswirkungen. Dennoch bleiben technische Herausforderungen. Kajimoto identifizierte zwei Probleme, an denen sie derzeit arbeiten: Bildgebung und Distanz. Derzeit sei das Projekt für den Alltag zu einfach, sagt er. FRS kann komplizierte Formen nicht verstehen. Wir müssen einen Weg finden, Objekte zu vereinfachen, ohne das System zu symbolisieren.

Das System hat derzeit auch keine Tiefenwahrnehmung. Es kann Objekte in einer Entfernung von ungefähr 20 Fuß erkennen, aber die Stimulation ändert sich nicht, wenn der Benutzer näher oder weiter vom Objekt entfernt ist. Kajimotos Team arbeitet an der Entfernungsmessung, indem es ein stereoskopisches System mit zwei oder drei Kameras baut.

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Während meiner Zeit bei SIGGRAPH hatte ich die Gelegenheit, den FRS auf zwei verschiedene Arten zu testen. Zuerst saß ich mit dem Gesicht zu einer Wand, um sicherzustellen, dass keine anderen Gegenstände in Sicht waren. Dann wurden zwei Stöcke vor der Kamera geschwenkt. Ich konnte buchstäblich die Stöcke auf meiner Stirn spüren; Als sie sich bewegten oder die Richtung änderten, veränderte sich das Gefühl auf meiner Stirn. Das Gefühl war vibrierend, als würde meine Stirn massiert, und obwohl es leicht unangenehm war, tat es nicht weh.

Der zweite Test beinhaltete das Gehen. Die Forscher eliminierten andere Wahrnehmungsstörungen oder Geräusche im Raum, indem sie einen Abschnitt abblockten, und ersetzten die Standardkamera im ersten Test durch eine Infrarotkamera. Dann schloss ich meine Augen und ging durch den kleinen Raum, wobei ich versuchte, zwei Stangen auszuweichen. Obwohl ich ein wenig hin und her wackelte und gelegentlich meinen Arm zur Orientierung ausstreckte, gelang es mir, gegen nichts zu stoßen.

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Wie Sie sehen, ist die Entfernung ein Schlüsselelement, um FRS zu einem brauchbaren Gerät zu machen, aber noch wichtiger ist das Training, sagt Kajimoto. Er glaubt, dass Menschen mit Sehbehinderungen mit dem Gerät leichter zurechtkommen als sehende Personen wie ich. Blinde haben einen viel schärferen Tastsinn und können daher Objekte unterschiedlicher Form schneller erkennen, sagt er. Derzeit werden Benutzer in Japan mit Objekten unterschiedlicher Form trainiert.

Kajimoto geht davon aus, dass der FRS innerhalb eines Jahres im Handel erhältlich sein wird. Und 2008 hofft er, dass ein blinder Marathonläufer bei den Paralympischen Spielen in Peking einen FRS trägt. – Von Brittany Sauser

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