Haptography: Digitizing our sense of touch - Katherine Kuchenbecker

التصوير اللمسي: رقمنة حاسة اللمس لدينا - كاثرين كاكنبيكر

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Morton Bast

المترجم: Ahmad Hamdan المدقّق: Anwar Dafa-Alla

I'm a mechanical engineering professor

أنا أستاذة في الهندسة الميكانيكية

at the University of Pennsylvania,

في جامعة ولاية بنسلفانيا،

and my favorite hobby is photography.

وهوايتي المفضلة هي التصوير.

And as I travel around the world,

وخلال سفري الى جميع أنحاء العالم،

I love taking photographs like these,

أحب التقاط صور كهذه،

so I can remember all the beautiful and interesting things

لأستطيع تذكر كل الأشياء الجميلة والمثيرة

that I've seen.

التي رأيتها.

But what I can't do is record and share

ولكن ما لا أستطيع القيام به هو تسجيل ومشاركة

how these objects feel to touch.

الشعور الناتج عن لمس هذه الأشياء

And that's kind of surprising,

وهو أمر مثير للدهشة،

because your sense of touch is really important.

لان الشعور من خلال اللمس هو أمر مهم جداً.

It's involved in every physical interaction you do every day,

وهو جزء من كل تفاعل مادي تقوم به كل يوم.

every manipulation task, anything you do in the world.

كل تدابير التواصل مع الأشياء، أي شيء تقوم به في العالم

So the sense of touch is actually pretty interesting.

لذا فان الشعور من خلال اللمس هو أمر مثير للاهتمام.

It has two main components.

ويتكون من عاملين أساسيين.

The first is tactile sensations,

العامل الأول وهو الاحساس اللمسي،

things you feel in your skin.

الأشياء التي تقوم بشعورها على جلدك.

And the second is kinesthetic sensations.

والعامل الثاني وهو الإحساس الحركي.

This has to do with the position of your body and how it's moving,

وله علاقة بموضع جسدك وكيفية تحركه،

and the forces you encounter.

والقوى التي تواجهها.

And you're really good at incorporating

وأنت جيد في عملية دمج

both of these types of sensations together

كلا النوعين من الأحاسيس معاً

to understand the physical interactions you have with the world

لتستطيع استيعاب مبادئ تفاعلك المادي مع الأجسام خلال العالم

and understand as you touch a surface:

ولتستطيع أن تدرك أثناء لمسك لسطح ما:

is it a rock, is it a cat, is it a bunny, what is it?

هل هي صخرة، هل هو قط، هل هو الأرنب، ما هو؟

And so, as an engineer,

وكوني مهندسة

I'm really fascinated

أنا مبهورة حقاً

and I have a lot of respect for how good people are with their hands.

ولدي الكثير من الاحترام تجاه كيفية استخدام خيرة الأشخاص لأيديهم.

And I'm intrigued and curious

اذ انني مندهشة أيضاً وأشعر بالفضول

about whether we could make technology better

حيال قدرتنا على تحسين التكنولوجيا

by doing a better job at leveraging

بالقيام بعمل أفضل في الاستفادة من

the human capability with the sense of touch.

قدرة الإنسان على حاسة اللمس.

Could I improve the interfaces to computers and machines

هل يمكنني تحسين واجهات أجهزة الكمبيوتر والآلات

by letting you take advantage of your hands?

عن طريق رفع مستوى الاستفادة من يديك؟

And indeed, I think we can,

وبالفعل، اعتقد انه يمكننا ذلك،

and that's at the core of a field called haptics,

وهو جوهر حقل يسمى مبحث اللمس،

and this is the area that I work in.

وهو المجال الذي أعمل فيه.

It's all about interactive touch technology.

والذي يدور حول تقنية اللمس التفاعلية.

And the way it works is,

وطريقة عملها هي كالتالي،

as you move your body through the world,

بينما تقوم بتحريك جسمك خلال العالم،

if, as an engineer, I can make a system that can measure that motion,

لو استطعت كمهندسة من انشاء نظام يستطيع قياس تلك الحركة،

and then present to you sensations over time

ويقوم بعدها بإعادة خلق شعور تلك الحركة على مر الزمن

that kind of make sense,

وهذا منطقي نوعاً ما،

that match up with what you might feel in the real world,

والذي يطابق ما شعرت به في العالم الحقيقي،

I can fool you into thinking you're touching something

أستطيع حينها وهمك على أنك تقوم بلمس شيء حقيقي

even though there's nothing there.

مع أن ذلك الشيء غير موجود.

So here are three examples

حسناً اذاً، إليكم ثلاثة أمثلة

and these are all done from research in my lab at Penn.

كلها من بحوث تم انجازها في مختبري في جامعة بنسلفانيا.

The first one is all about that same problem that I was showing you:

المثال الأول هو حول المشكلة الرئيسية التي قمت بعرضها لكم

how can we capture how objects feel

كيف يمكننا التقاط شعور الأجسام عن لمسها

and recreate those experiences?

ومن ثم اعادة خلق هذا الاحساس؟

So the way we solve this problem

والطريقة التي نستطيع حل المشكلة من خلالها

is by creating a hand-held tool

هو عن طريق انشاء آلة يدوية

that has many different sensors inside.

تحتوي على العديد من أجهزة الاستشعار.

It has a force sensor, so we can tell how hard you're pushing;

تحتوي على جهاز استشعار للقوة، لنتمكن من قياس مدى قوة ضغطك على الآلة.

it has motion tracking, so we can tell exactly where you've moved it;

وتحتوي على جهاز استشعار للحركة، لنتمكن من تتبع تحريكك للآلة بشكل دقيق

and it has a vibration sensor, an accelerometer, inside,

وتحتوي على جهاز استشعار الاهتزاز، والتسارع،

that detects the shaking back and forth of the tool

والذي يقوم بالكشف عن اهتزازات الآلة

that lets you know that's a piece of canvas

ويقوم باطلاعك على انها قطعة من القماش

and not a piece of silk or something else.

وليست قطعة من الحرير أو شيء مشابه.

Then we take the data we record from these interactions.

ومن ثم نقوم بجمع المعلومات الناتجة عن هذا التفاعل.

Here's ten seconds of data.

اليكم ١٠ ثواني من المعلومات

You can see how the vibrations get larger and smaller,

يمكنكم الملاحظة بأن نمط الاهتزازات يعلو ويدنو

depending on how you move.

اعتماداً على نمط حركتك.

And we make a mathematical model of those relationships

ونقوم بإنشاء نموذج رياضي من تلك العلاقات الاهتزازية

and program them into a tablet computer

ونقوم ببرمجتها داخل الكمبيوتر اللوحي

so that when you take the stylus

لذا عند امساكك للقلم

and go and touch the screen,

وقيامك بلمس الشاشة

that voice-coil actuator in the white bracket

يقوم حينها المشغل الصوتي الميكانيكي داخل الكتلة البيضاء

plays vibrations to give you the illusion

بإصدار الاهتزازات واعطائك الأحساس المشابه

that you're touching the real surface,

للمس السطح الحقيقي،

just like if you touched, dragged back and forth, on the real canvas.

كما لو أنك قد قمت بلمس أو تحسس القماش الحقيقي ذهاباً واياباً.

We can create very compelling illusions.

يمكننا خلق أوهام مقنعة جداً.

We can do this for all kinds of surfaces and it's really a lot of fun.

ويمكننا أن نفعل هذا مع جميع أنواع الأسطح وذلك ممتع جداً.

We call it haptography -- haptic photography.

ونسمي هذه التكنولوجيا "هابتوجرافي" التصوير اللمسي.

And I think it has potential benefits in all sorts of areas

وأعتقد أن لها فوائد عديدة في جميع أنواع المجالات

like online shopping, maybe interactive museum exhibits,

مثل التسوق عبر الإنترنت، وربما معروضات المتحف التفاعلية،

where you're not supposed to touch the precious artifacts,

اذ ليس من المفترض ان تلمس القطع الأثرية الثمينة،

but you always want to.

ولكنك تريد فعل ذلك دائماً.

The second example I want to tell you about comes from a collaboration I have

المثال الثاني والذي اريد ان اطرحه عليكم وهو نتاج عملية التعاون مع الدكتورة

with Dr. Margrit Maggio at the Penn Dental School.

"مارجريت ماجيو" في كلية بنسلفانيا لطب الأسنان

Part of her job is to teach dental students

جزء من وظيفتها وهو تعليم طلاب طب الأسنان

how to tell where in a patient's mouth there are cavities.

كيفية معرفة مكان وجود تسوس الأسنان في فم المريض.

Of course they look at X-rays,

ينظرون الى نتائج الأشعة السينية،

but a large part of this clinical judgment comes from what they feel

ولكن جزءاً كبيراً من هذا الحكم يعتمد على ما يشعرون به

when they touch your teeth with a dental explorer.

عند لمسهم أسنانك باستخدام مستكشف الأسنان.

You've all had this happen, they go across.

جميعكم مر بهذه التجربة، يستكشفون كامل الفم.

What they're feeling for is if the tooth is really hard, then it's healthy,

اذ انهم يستكشفون مدى صلابة الأسنان، اذ انها تكون سليمة في حال كانت صلبة،

but if it's kind of soft and sticky,

لكن اذا كانت لينة ولزجة،

that's a signal that the enamel is starting to decay.

فان هذه إشارة على انحلال طبقة المينا.

These types of judgments are hard for a new dental student to make,

وهذا النوع من الأحكام صعب جداً على طلاب طب الأسنان الجدد،

because they haven't touched a lot of teeth yet.

لأنهم لم يستكشفوا الكثير من الأسنان حتى الآن.

And you want them to learn this before they start practicing

وتريدهم بالطبع تعلم ابداء الأحكام الصحيحة قبل بدء الممارسة

on real human patients.

مع مرضى من البشر.

So what we do is add an accelerometer on to the dental explorer,

قمنا باضافة جهاز لقياس التسارع داخل مستكشف الأسنان.

and then we record what Dr. Maggio feels

ونقوم بتدوين ما شعرت به الدكتورة ماجيو

as she touches different extracted teeth.

حين لمسها الأسنان المستخرجة.

And we can play it back for you as a video

ويمكننا عرض شريط الفيديو لكم

with a touch track --

مع مؤثرات حسية "شعور اللمس"،

not just a sound track, but also a touch track,

ليس فقط مؤثرات صوتية، ولكن مؤثرات حسية أيضاً،

that you can feel by holding that repeating tool.

والتي يمكن الإحساس بها من خلال امساك تلك الأداة.

You feel the same things the dentist felt when they did the recording,

ستستطيع شعور ما شعر به الطبيبة خلال المعاينة

and practice making judgments.

والقيام بممارسة إصدار الأحكام.

So here's a sample one.

واليكم مثالاً بسيطاً.

Here's a tooth that looks kind of suspicious, right?

يثير هذا السن الشكوك نوعاً ما، أليس كذلك؟

It has all those brown stains.

اذ ان عليه كل هذه البقع البنية.

You might be thinking, "We should definitely put a filling in this tooth."

قد تعتقد أنه "من الواجب علينا وضع حشوة داخل هذا السن"

But if you pay attention to how it feels,

لكن إذا انتبهتم للشعور المصاحب للسن،

all the surfaces of this tooth are hard and healthy,

جميع أسطح السن صحية وصلبة،

so this patient does not need a filling.

لذا لا يحتاج هذا المريض إلى حشوة.

And these are exactly the kind of judgments doctors make every day

وهذا النوع من الأحكام والذي وجب على الاطباء القيام به كل يوم

and I think this technology we've invented has a lot of potential

وأعتقد أن لهذه التكنولوجيا التي قمنا بابتداعها الكثير من القدرات

for many different things in medical training, because it's really simple

في العديد من التطبيقات المختلفة في مجال التدريب الطبي، لأنها بسيطة للغاية

and it does a great job at recreating what people feel through tools.

وتقوم بعمل عظيم في اعادة خلق ما يشعر الناس به من خلال استخدام الأدوات.

I think it could also help make games more interactive and fun

وأعتقد أيضا أنها ستساعد في جعل الألعاب أكثر مرحاً وتفاعلاً

and more realistic in the sensations that you feel.

وأكثر واقعية في اعادة خلق الأحاسيس التي تشعر بها.

The last example I want to tell you about is again about human movement.

المثال الأخير والذي أريد ان اطرحه عليكم هو أيضاً عن حركة الإنسان.

So if any of you have ever learned sports,

اذا كان قد تعلم أياً منكم الرياضة،

how do you get good at something like surfing?

كيف يمكنك ان تصبح جيدا في شيء كالتزلج على الماء؟

You practice.

من خلال الممارسة.

You practice some more and more, right?

من خلال تكرار الممارسة، أليس كذلك؟

Making small corrections, maybe getting some input from a coach,

إجراء التصحيحات الصغيرة، أو الحصول على بعض التعليمات من المدرب،

learning how to improve your motions.

تعلم كيفية تصحيح وتحسين حركات جسدك،

I think we could use computers

يمكننا اتستخدام أجهزة الكمبيوتر

to help make that process more efficient and more fun.

للمساعدة في جعل هذه العملية أكثر كفاءة وأكثر متعة.

And so here, for example, if I have six different arm movements

على سبيل المثال، إذا كان لديك ستة حركات ذراع مختلفة

that I want you to learn,

والتي اريد ان اتعلمها،

you come into my lab at Penn and try out our system.

تأتي حينها الى مختبري في جامعة بنسلفانيا وتقوم بتجربة نظامنا.

We use a Kinect to measure your motions, we show graphics on the screen,

نستخدم "كينكت" لقياس الحركة، ونقوم بإظهار رسومات على الشاشة،

and then we also give you touch cues,

نقوم بارسال اشارات ارشادية حسية لك أيضاً،

haptic feedback on your arm,

كتغذية رجعية حسية على ذراعك،

delivered by these haptic arm bands which have motors inside,

يتم تحريرها من قبل عصابات الذراع والتي تحتوي على محركات في داخلها،

and guide you as you move.

وتقوم بإرشادك بينما تقوم بالتحرك.

So, if we put it together,

إذا قمنا بتنظيم المفاهيم،

as you're trying to track this motion,

في حال محاولتك تتبع هذه الحركة،

if you deviate -- say, maybe, your arm is a little too high --

وانحرفت عن المسار، لنقل ان ذراعك كانت عالية نوعاً ما

we turn on the motors right there on the skin

نقوم بتشغيل المحركات على الجلد،

to let you know you should move down,

لإعلامك بان عليك خفض يدك،

almost like a coach gently guiding you

كمدرب يقوم بتوجيهك بلطف

and helping you master these movements more quickly

ومساعدتك على تعلم هذه الحركات بشكل أسرع

and make more precise corrections.

والقيام بالتصحيحات الدقيقة.

We developed this system for use in stroke rehabilitation,

قمنا بتنمية النظام لإعادة تأهيل مرضى السكتة الدماغية

but I think there are a lot of applications,

ولكنني أعتقد أن هناك العديد من التطبيقات الاخرى،

like maybe dance training or all sorts of sports training as well.

ربما مثل التدريب على الرقص أو في جميع أنواع التدريب الرياضي.

So now you know a little bit about the field of haptics,

أصبحتم الآن أكثر دراية حول مبحث اللمس،

which I think you'll hear more about in the coming years.

والذي أعتقد أنكم ستسمعون عنه أكثر في السنوات القادمة.

I've shown you three examples.

لقد قدمت لكم ثلاثة أمثلة.

I just want to take a moment

وأريد أن أتوقف للحظة

to acknowledge the great students who work with me in my lab at Penn

لأشكر الطلاب المتميزين والذين عملوا معي في مختبري في جامعة بنسلفانيا

and my collaborators.

وجميع أعواني أيضاً.

They're a great group.

اذ أنهم لمجموعة رائعة.

I also want to thank you for your kind attention.

وأريد أيضا أن أشكركم على حسن استماعكم.

(Applause)

(تصفيق)