Existuje další tichá schopnost, která možná působí pod naší pokožkou, částečně skrytá, utvářející způsob, jak vnímáme svět kolem sebe.
Nové výsledky z londýnských laboratoří naznačují, že lidé mohou vnímat objekty pod zrnitými povrchy, aniž by s nimi přímo přicházeli do kontaktu. Studie ukazuje na diskrétní smyslový kanál vedle hmatových a rovnovážných funkcí.
Co vědci nazývají vzdáleným dotykem
Týmy z Queen Mary University of London a University College London představily závěry, které ukazují na existenci tzv. „vzdáleného dotyku“ u člověka. Tato představa je neobvyklá, avšak stojí na jednoduchém pozorování. Brodivé ptactvo, jako jsou písečníci, opatrně prohrabává mokrý písek a vyhledává v něm skrytou kořist. Zdá se, že lidská ruka dokáže podobnou činnost provádět.
Během experimentů prezentovaných na konferenci IEEE ICDL soutěžící nadzvedávali konečky prstů nad pánví naplněnou pískem. Pod povrchem se nacházel malý kostka. Úkol vypadal nemožně, přesto účastníci významně přesně určovali její polohu, aniž by na ni prsty přímo dosáhli.
Účastníci identifikovali ukrytý předmět s úspěšností 70,7 %, přičemž průměrná vzdálenost od okraje objektu byla 6,9 cm (medián 2,7 cm).
Hlavní výzkumníci označují tento jev jako smyslový kanál, který doplňuje běžných pět smyslů a propriocepci, tedy vnímání polohy těla s zavřenýma očima. Tento kanál rozšiřuje citlivé pole ruky: konečky prstů vyhodnocují i jemné signály, které se přenášejí mimo samotnou kůži.
Shrnutí experimentu
- Výzkumu se zúčastnilo 12 dospělých osob.
- V suchém písku v misce byl ukryt malý kostkovitý předmět.
- Účastníci hladce přejížděli prsty po povrchu, aniž by manipulovali nebo zatlačili.
- Označili místo, kde předmět předpokládali.
- Úspěšnost dosáhla 70,7 %, což se blíží fyzikálním limitům přesnosti vzhledem k posunu zrnek písku.
Jak to ruka dokáže? Pravděpodobně se jedná o nepatrné povrchové vlnky a tlakové gradienty generované kostkou uvnitř písku. Když prsty kloužou nad povrchem, mechanoreceptory v kůži registrují změny tření, jemné vibrace a miniaturní rozdíly ve výšce. Mozek tyto slabé podněty spojuje a tvoří tak ucelený odhad.
Lidský dotek nekončí na kůži. Ruka dokáže odhadnout strukturu na dálku díky vzorcům, které materiály vysílají na povrch.
Lidé versus dotykový robot
Tým také otestoval robot s hmatovým senzorem založeným na LSTM modelu, který analyzoval signály v čase během průjezdu pískem. Stroj detekoval objekty ve vzdálenosti podobné lidské – průměr 7,1 cm, medián 6 cm –, avšak při přesném rozhodování měl problém. Přesnost se zastavila kolem 40 % se značným množstvím falešných poplachů.
| Systém | Průměrná detekční vzdálenost | Medián vzdálenosti | Přesnost | Běžné chyby |
|---|---|---|---|---|
| Lidské pokusy | 6,9 cm | 2,7 cm | 70,7 % | Občasné přetažení v blízkosti okrajů |
| Dotykový robot (LSTM) | 7,1 cm | 6,0 cm | ~40 % | Časté falešné detekce |
Tento přímý srovnávací test je významný. Dokazuje, že existují surové signály, které lze zachytit senzory. Přesto lidský mozek zůstává výrazně efektivnější, pokud jsou podněty slabé, šumové a nejednoznačné. Vědci upozorňují, že vzájemná interakce mezi lidskými a robotickými pokusy pomohla optimalizovat jak algoritmus, tak i interpretaci výsledků chování.
Proč tento smysl může fungovat
Příroda odměňuje schopnost včasného rozpoznávání. Pro pobřežní ptáky představuje čtení pohybu zrn skrze zobák zdroj potravy. U lidí často ruce pracují nad zrnitými nebo měkkými materiály – například zeminou, moukou, sněhem, pěnovými kuličkami či hromadami šroubů či fazolí. Pokud dokáží konečky prstů rozpoznat strukturu na dálku, lze provádět bezpečnější a rychlejší manipulace. Snižuje se riziko nadměrné síly či nechtěného zásahu. Hranice lze odhalit dříve, než dojde k přímému kontaktu. Za celý život to znamená úsporu času a menší opotřebení kloubů i nářadí.
Neurověda nabízí pravděpodobné vysvětlení. Pomalu adaptivní receptory sledují statický tlak, zatímco rychlé reagují na vibrace. Když se písek přes pohřbený předmět pohybuje, dochází k charakteristické změně obou signálů. Prsty tak rozlišují rozdílný „povrchový příběh“ nad prázdným pískem oproti písku ležícímu nad blokem. Mozek tuto odlišnost naučí a používá ji při potřebě.
Možné dopady
Praktický potenciál tohoto poznatku je značný. S pečlivým návrhem by bylo možné vyvinout pomůcky a roboty využívající fyziku vzdáleného dotyku v oblastech, kam zrak nemůže zasáhnout.
- Archeologie: pečlivě třídit křehké artefakty pod měkkými vrstvami bez poškození depozitářů.
- Kosmické mise: vnímat skrze marsovský regolit a lunární prach tam, kde kamery ztrácejí detaily.
- Záchranné operace: mapovat sutiny s cílem najít dutiny a objekty při snížené viditelnosti.
- Výroba: řídit úkoly vybírání z zásobníků granulárních součástek s minimem kolizí.
- Lékařství: zlepšit trénink palpace na simulátorech, které dokáží napodobit „zakopané“ léze pod tkáňovými gely.
Vzdálený dotek může snížit pokusy a omyly. Umožňuje zasáhnout dříve, s jemnějším tlakem, protože ruka čte, co leží pod povrchem.
Co vědci otestují dále
Týmy plánují zmapovat rozdíly mezi jednotlivci, materiály a podmínkami. Citlivost se liší: ovlivňuje ji hydratace kůže, věk, mozoly i rychlost pohybu prstů. Navíc významné je i zrnité médium samotné – písek versus sůl, suchý versus vlhký, jemný versus hrubý. Teplota a pozadí vibrací rovněž hrají roli.
Očekávají rozsáhlejší psychofyzikální testy: úkoly s vynucenou volbou, zavádění šumu a srovnání s jinými materiály, jako jsou rýže, zemina a kuličky. Na robotické straně pak pokročilejší hmatové pláště a modely spojující proudovou fyziku s učením by mohly zlepšit přesnost a zároveň omezit falešné poplachy.
Jak si to lze sami opatrně vyzkoušet
Jednoduchý test lze provést doma. Naplňte pekáč suchým pískem nebo kuskusem. Ukryjte pod tenkou vrstvou minci. Zavřete oči. Lehce přejíždějte povrch dvěma prsty. Udržujte stálý tlak. Všímejte si drobných změn v odporu nebo jemného „propadnutí“ tam, kde mince leží. Označte svůj odhad a následně zkontrolujte výsledek. Při opakování měňte pozici mince a narovnávejte povrch.
Upozornění: Přestaňte, pokud začne bolet zápěstí nebo šlachy prstů. Snižujte prašnost a nezapomeňte se vyhýbat vdechování. Nepoužívejte ostré předměty.
Důležité pojmy
- Propriocepce: schopnost vnímat polohu končetin a kloubů bez sledování očima.
- Receptivní pole: oblast, na kterou reaguje jednotlivý senzor či soubor senzorů. Vzdálený dotek naznačuje, že tato oblast přesahuje kůži a zahrnuje signály z okolních materiálů.
- Haptika: věda a technologie doteku, zahrnující sílu, vibrace a texturu.
Význam objevu pro design
Designéři často vnímají hmat pouze jako přímý kontakt. Tento výzkum však podněcuje k širší perspektivě. Zařízení na tělo, rukavice a chirurgické nástroje mohou být vylepšeny, aby zesilovaly signály předkontaktu. Například návlek na konečky prstů by mohl zvýraznit vysokofrekvenční komponenty, které indikují hranice skryté pod povrchem. Robotické chapadlo by mohlo povrch před uchopením „prohmátnout“, aby vybralo optimální úhel přístupu.
Otevřený je i tréninkový aspekt. Hudebníci, horolezci, zubaři a kuchaři již využívají jemné hmatové indicie. Strukturované cvičení zaměřené na vzdálený dotek – variabilní rychlost přejezdů, regulace tlaku a zpětná vazba ke vnímání podnětů – by mohlo výrazně zrychlit osvojování dovedností a snížit počet chyb.
