Menschen können verborgene Objekte aufspüren, ohne sie zu berühren
In einer immer technischer werdenden Welt rücken Berührung und Tastsinn stärker ins Blickfeld der Forschung. Forscher aus London haben jetzt neue Wege aufgezeigt: Unter bestimmten Bedingungen können Menschen ein verborgenes Objekt unter Sand spüren, ohne es direkt zu berühren. Dieses Phänomen — von den Wissenschaftlern „Remote Touch“ genannt — wirft ein neues Licht auf das, was unsere taktile Wahrnehmung leisten kann.
„Remote Touch“ beschreibt das erstaunliche Vermögen, ein Objekt zu erkennen, das nicht direkt berührt wird. Dabei werden sehr schwache Signale wahrgenommen, die sich durch körnige Medien wie Sand ausbreiten. Diese Fähigkeit, die unsere Vorstellung davon, wie weit Tastsinn reicht, in Frage stellt, wurde in mehreren Experimenten untersucht und analysiert.
Die Studie aus London
Das Team wurde geleitet von Lorenzo Jamone, Associate Professor für Robotik und Künstliche Intelligenz am University College London (UCL). Unterstützt wurde die Arbeit unter anderem von Dr. Elisabetta Versace, Senior Lecturer in Psychologie an der Queen Mary University of London. Ziel der Experimente war es, die Leistung menschlicher Fingerspitzen mit der eines taktilen Roboters zu vergleichen.
Tests mit menschlichen Fingerspitzen
An den Versuchen nahmen 12 Freiwillige teil. Sie sollten einen Würfel ertasten, der unter einer Sandschicht verborgen war. Die Teilnehmenden bewegten ihre Fingerspitzen leicht über die Sandoberfläche, ohne den unterirdischen Gegenstand direkt zu berühren. Im Schnitt hielten die Fingerspitzen etwa 6,9 cm vom Objekt entfernt an; der Median lag bei etwa 2,7 cm. Trotz des fehlenden direkten Kontakts identifizierten die Teilnehmer den versteckten Gegenstand in 70,7 % der Fälle korrekt.
Wie der Roboter fühlte
Parallel zu den menschlichen Tests setzte das Team einen speziellen taktilen Roboter ein. Ausgerüstet mit dem neuronalen Netzwerk Long Short Term Memory (LSTM) konnte der Roboter subtile Druckmuster im Sand erkennen. Er erreichte im Mittel eine Erkennungsdistanz von 7,1 cm, mit einem Median von 6,0 cm, lieferte aber nur eine Präzision von 40 %. Die Forscher führen die geringere Präzision vor allem auf Fehlalarme zurück, was die Schwierigkeiten beim maschinellen Lernen in realen Umgebungen zeigt.
Wie die Signale durch Sand laufen
Die Untersuchenden stellten fest, dass sich Signale recht gut durch granulare Medien wie Sand ausbreiten, dabei aber schnell an Stärke verlieren. Bewegung, Zusammenstoß und Kompression der Sandkörner begrenzen, wie viel Information weitergegeben werden kann. Simulationen und Modelle halfen, diese Grenzen genauer zu bestimmen.
Granulare Medien wie Sand bieten zwar Chancen, sind aber auch schwierig zu handhaben wegen ihrer strukturellen Instabilität. Auch die Feuchtigkeit spielt eine Rolle: Trockener Sand dämpft Bewegungen und reduziert die Distanz, über die Informationen verlässlich übertragen werden können.
Wo das nützlich sein könnte
Die Ergebnisse eröffnen Perspektiven für verschiedene Anwendungsfelder. In der Robotik und bei Rettungseinsätzen könnten Roboter, die lernen, schwache Hinweise zu deuten, weniger Material stören und effizientere Such- und Bergungsmissionen durchführen. Archäologen könnten damit zerbrechliche Funde lokalisieren, und in der Raumfahrt ist das Verständnis von weichen Oberflächenböden wie Regolith wichtig. Such- und Rettungsteams könnten Werkzeuge entwickeln, die unter Trümmern liegende strukturelle Gefahren erkennen, ohne zusätzliche Risiken zu verursachen.
Menschliche Perspektiven und Zusammenarbeit
Dr. Elisabetta Versace wies darauf hin, dass dies die erste Untersuchung von „Remote Touch“ beim Menschen sei. Lorenzo Jamone betonte, dass der Austausch zwischen menschlichen und robotischen Studien zu wertvollen Erkenntnissen geführt habe. Diese Synergie lässt hoffen, dass sich maschinelle Erkundung und das Verständnis menschlicher Sinnesfähigkeiten weiter verbessern lassen.
Die Ergebnisse wurden auf der IEEE International Conference on Development and Learning (ICDL) vorgestellt und markieren den Auftakt zu einem spannenden Forschungsfeld, das unsere Vorstellungen von Berührung und Wahrnehmung erweitern könnte. Die Entwicklung von Technologien, die schwache Signale zuverlässig interpretieren, dürfte viele Bereiche verändern.