Haptography: Digitizing our sense of touch - Katherine Kuchenbecker

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Morton Bast

Translator: Sanntint Tint Reviewer: Kanhaiya Verma

I'm a mechanical engineering professor

ကျွန်မက Pennsylvania တက္ကသိုလ်က

at the University of Pennsylvania,

စက်အင်ဂျင်နီယာ ပါမောက္ခပါ။

and my favorite hobby is photography.

ကျွန်မ အနှစ်သက်ဆုံး ဝါသနာက ဓာတ်ပုံပညာပါ။

ကမ္ဘာအနှံ့ ခရီးသွားတဲ့အခါ၊

And as I travel around the world,

ဒီလို ဓာတ်ပုံတွေ ရိုက်တာ ကြိုက်တော့

I love taking photographs like these,

မြင်ခဲ့တဲ့ လှပပြီး စိတ်ဝင်စားစရာအားလုံးကို

so I can remember all the beautiful and interesting things

မှတ်မိနိုင်တယ်။

ဒါပေမဲ့ ကျွန်မ မလုပ်နိုင်တာက ဒီအရာဝတ္ထုတွေကို

that I've seen.

But what I can't do is record and share

ထိတွေ့ပုံကို မှတ်တမ်းတင်ပြီး မျှဝေတာပါ။

ဒါက အံ့ဩစရာမျိုးဖြစ်တာက

how these objects feel to touch.

ထိတွေ့မှု အာရုံက တကယ် အရေးကြီးလို့ပါ။

ကမ္ဘာမှာ နေ့စဉ်လုပ်တဲ့ ရုပ်ပိုင်းဆက်သွယ်မှု၊

And that's kind of surprising,

because your sense of touch is really important.

ကိုင်တွယ်မှု၊ လုပ်သမျှတိုင်းမှာ ပါတယ်။

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

ဒီတော့ ထိတွေ့မှု အာရုံက စိတ်ဝင်စားစရာပါ။

အဓိက အပိုင်း နှစ်ခုရှိတယ်။

every manipulation task, anything you do in the world.

ပထမဆုံးက ထိတွေ့တဲ့ ခံစားမှုတွေ၊

So the sense of touch is actually pretty interesting.

အရေပြားထဲမှာ ခံစားရတာတွေပါ။

ဒုတိယက ရွေ့လျားတဲ့ ခံစားမှုတွေပါ။

It has two main components.

ဒါက ကိုယ်ခန္ဓာ အနေအထားနဲ့ ရွေ့လျားနေပုံ၊ ကြုံတွေ့ရတဲ့

The first is tactile sensations,

အင်အားတွေနဲ့ ဆိုင်တယ်။

things you feel in your skin.

ကမ္ဘာနဲ့ ရုပ်ပိုင်းဆက်သွယ်မှုတွေကို

And the second is kinesthetic sensations.

နားလည်ဖို့နဲ့ မျက်နှာပြင်ကို

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

ထိတဲ့အခါ နားလည်ဖို့ ဒီခံစားချက်နှစ်မျိုးစလုံးကို

ပေါင်းစပ်ရာမှာ သင်ဟာ တော်ပါတယ်။

and the forces you encounter.

ကျောက်တုံးလား၊ ကြောင်လား၊ ယုန်လား၊ ဘာလားပေါ့။

And you're really good at incorporating

ဒီတော့ အင်ဂျင်နီယာတစ်ယောက်အနေနဲ့

both of these types of sensations together

လူတွေက သူတို့လက်တွေနဲ့

to understand the physical interactions you have with the world

ဘယ်လောက်တော်တာကို ကျွန်မ စိတ်ဝင်စားပြီး လေးစားပါတယ်။

and understand as you touch a surface:

ထိတွေ့မှုအာရုံနဲ့ လူ့စွမ်းရည်ကို

ထောက်ပံ့ရာမှာ ပိုကောင်းတဲ့အလုပ်တစ်ခု

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

လုပ်ရင်း နည်းပညာပိုကောင်းအောင်

And so, as an engineer,

လုပ်နိုင်လားဆိုတာ စိတ်ဝင်စားတယ်။

လက်တွေကို အကောင်းဆုံးသုံးရင်း ကွန်ပျူတာနဲ့

I'm really fascinated

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

စက်တွေအတွက် ကြားခံစနစ်တွေ ပိုကောင်းစေနိုင်လား။

တတ်နိုင်တယ် ထင်တယ်၊

And I'm intrigued and curious

ဒါက ထိတွေ့မှုအာရုံ နယ်ပယ်ရဲ့ ဗဟိုချက်ပါ၊

about whether we could make technology better

ကျွန်မ အလုပ်လုပ်တဲ့နယ်ပယ်ပါ။

ဆက်သွယ်တဲ့ ထိတွေ့မှု နည်းပညာပါ။

by doing a better job at leveraging

အလုပ်လုပ်ပုံက

the human capability with the sense of touch.

ကမ္ဘာကြီးကို ဖြတ်သန်းစဉ်၊

ဒီလှုပ်ရှားမှုကို တိုင်းနိုင်တဲ့စနစ် ဖန်တီးကာ

Could I improve the interfaces to computers and machines

အဓိပ္ပါယ်ရှိတဲ့ ခံစားချက်တွေကို တင်ပြကာ

by letting you take advantage of your hands?

လက်တွေကမ္ဘာမှာ

And indeed, I think we can,

ခံစားရလောက်တာတွေနဲ့ ကိုက်ညီရင်၊

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

ဘာမှမရှိတာတောင် တစ်ခုခုကို ထိနေတယ်လို့

and this is the area that I work in.

တွေးမိအောင် လှည့်စားနိုင်တယ်။

It's all about interactive touch technology.

ဒီမှာ နမူနာ ၃ ခုရှိပြီး

အားလုံးကို Penn က ဓာတ်ခွဲခန်း သုတေသနကနေ လုပ်ထားတာပါ။

And the way it works is,

as you move your body through the world,

ပထမက ကျွန်မ ပြနေတဲ့ အလာတူ ပြဿနာပါ–

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

ဝတ္ထုတွေကို ခံစားရပုံနဲ့

ဒီခံစားမှုတွေကို ပြန်ဖန်တီးပုံပါ။

and then present to you sensations over time

ဒီပြဿနာကို ဖြေရှင်းပုံက အတွင်းမှာ

အာရုံခံကိရိယာအမျိုးမျိုးရှိတဲ့

that kind of make sense,

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

လက်ကိုင်ကိရိယာတစ်ခု ဖန်တီးတာပါ။

အား အာရုံခံက ဘယ်လောက် ပြင်းပြင်းတွန်းနေတာ ပြောနိုင်တယ်။

I can fool you into thinking you're touching something

ရွေ့လျားမှုခြေရာခံက ဘယ်ကို ရွှေ့ထားတာကို ပြောနိုင်ပြီး

even though there's nothing there.

So here are three examples

တုန်ခါမှု အာရုံခံ၊မြန်နှုန်းတိုင်းကိရိယာက

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

ပတ္တုစလား၊ ပိုးစလား၊ တစ်ခုခုလားဆိုတာကို

အသိပေးတဲ့ ကိရိယာရဲ့ ရှေ့နဲ့နောက်

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

တုန်နေတာကို အတွင်းမှာ ရှာတယ်။

ဒီဆက်သွယ်မှုတွေကနေ ဒေတာကို ယူတာပါ။

how can we capture how objects feel

ဒေတာ ၁၀ စက္ကန့်ပါ။

and recreate those experiences?

ရွေ့လျားပုံပေါ် မူတည်ကာ တုန်ခါမှုတွေ ပိုကြီး၊

So the way we solve this problem

ပိုသေးလာပုံကို သိနိုင်တယ်။

is by creating a hand-held tool

ဒီဆက်စပ်မှုတွေရဲ့ သင်္ချာပုံစံကို ဖန်တီးပြီး

that has many different sensors inside.

တက်ဘလက် ကွန်ပျူတာမှာ

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

ပရိုဂရမ်ရေးတာကြောင့်

ကညစ်ယူပြီး

စခရင်ကိုထိနိုင်တယ်၊

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

ထိတယ်ဆိုတဲ့ အာရုံမှားတွေ ပေးဖို့

အဖြူကွင်းထဲက အသံခွေကို တုန်ခါတယ်၊

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

ထိလိုက်ရင်၊ ပတ္တူစအစစ် ပေါ်မှာ ရှေ့၊နောက် ဆွဲနေသလိုပါ။

that detects the shaking back and forth of the tool

အာရုံမှားတွေကို ဖန်တီးနိုင်တယ်။

that lets you know that's a piece of canvas

ဒါကို စခရင်အမျိုးစုံအတွက် လုပ်နိုင်ပြီး ပျော်စရာကောင်းပါတယ်။

and not a piece of silk or something else.

ဒါကို haptography ထိတွေ့မှု ဓာတ်ပုံပညာလို့ ခေါ်ပါတယ်။

Then we take the data we record from these interactions.

အွန်လိုင်း ဈေးဝယ်တာ၊ အဖိုးတန်ပစ္စည်းတွေကို

Here's ten seconds of data.

You can see how the vibrations get larger and smaller,

ထိဖို့ မလိုအပ်ပေမဲ့ အမြဲ ထိချင်တဲ့

depending on how you move.

ပြတိုက်ပြခန်းတွေမှာ အကျိုးကျေးဇူး

And we make a mathematical model of those relationships

ရှိလောက်တယ်ထင်တယ်။

ပြောချင်တဲ့ ဒုတိယ ဥပမာက Penn Dental School က

and program them into a tablet computer

Dr. Margrit Maggio နဲ့ ပူးပေါင်းမှုကနေ လာတာပါ။

so that when you take the stylus

သူ့အလုပ်က လူနာရဲ့ပါးစပ်ထဲက

and go and touch the screen,

that voice-coil actuator in the white bracket

အခေါင်းတွေရှိရာကို ကျောင်းသားတွေကို သင်ဖို့ပါ။

ဓာတ်မှန်တွေ ကြည့်ပေမဲ့၊

plays vibrations to give you the illusion

ဒီဆေးဘက်ဆိုင်ရာ ဆုံးဖြတ်ချက် အများစုက သွားရှာကိရိယာနဲ့

that you're touching the real surface,

သွားကို ထိတဲ့အခါ ခံစားရတာကနေ လာတာပါ။

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

အားလုံး ဒီလိုဖြစ်ခဲ့တာပါ၊

ခံစားနေရတာက မာနေရင် ကျန်းမာပေမဲ့

We can create very compelling illusions.

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

ပျော့ပြီး စေးကပ်နေရင်၊

ကြွေသားက ပိုးစားတော့မယ်ဆိုတာပါ။

We call it haptography -- haptic photography.

ဒါမျိုးက ကျောင်းသားသစ်အတွက် ဆုံးဖြတ်ချက်ချဖို့ခက်တာက

သွားအများကြီးကို မထိသေးတာကြောင့်ပါ။

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

လူနာအစစ်တွေနဲ့ မလေ့ကျင့်ခင် သူတို့ ဒါကို

လေ့လာစေချင်ပါတယ်။

like online shopping, maybe interactive museum exhibits,

ဒါကြောင့် သွားရှာကိရိယာမှာ မြန်နှုန်းတိုင်းကိရိယာထည့်ကာ

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

Dr. Maggio က နှုတ်ထားတဲ့ သွားတွေကို

but you always want to.

ထိတဲ့အခါ ခံစားရတာကို မှတ်တမ်းတင်တယ်။

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

ထပ်ကျော့ ကိရိယာကို ကိုင်ရင်း ခံစားရနိုင်တဲ့

အသံ သာမက ထိတွေ့တဲ့

with Dr. Margrit Maggio at the Penn Dental School.

လမ်းကြောင်းပါတဲ့

ဗီဒီယိုအနေနဲ့ ပြန်ဖွင့်ပြနိုင်တယ်။

Part of her job is to teach dental students

မှတ်တမ်းတင်တဲ့အခါ သွားဆရာဝန် ခံစားခဲ့ရသလို ခံစားရပြီး

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

ဆုံးဖြတ်တာကို ကျင့်တာပါ။

Of course they look at X-rays,

ဒီမှာ နမူနာတစ်ခုပါ။

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

ဒီမှာ သံသယဖြစ်နေပုံရတဲ့ သွားပါ၊

အညိုရောင် အစွန်းတွေ ရှိတယ်။

when they touch your teeth with a dental explorer.

“ဒီသွားကို ဖာသင့်တယ်” လို့ တွေးမိလောက်ပါတယ်။

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

ဒါပေမဲ့ ခံစားရတာကို အာရုံစိုက်ရင်၊

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

သွားမျက်နှာပြင်တွေက မာပြီး ကျန်းမာတဲ့အတွက်

but if it's kind of soft and sticky,

ဒီလူနာက ဖာဖို့မလိုဘူး။

ဒါတွေက ဆရာဝန်တွေ နေ့စဉ် ဆုံးဖြတ်တာ အတိအကျပါ၊

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

တီထွင်ခဲ့တဲ့ နည်းပညာက ဆေးဘက်လေ့ကျင့်မှုမှာ

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

မတူညီတ,တွေအတွက် အလားအလာ ရှိတယ်လို့ ထင်တာက ရိုးရှင်းပြီး

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

ကိရိယာတွေကနေ ခံစားရတွေကို ပြန်ဖန်တီးရာမှာ သိပ်ကောင်းလို့ပါ။

And you want them to learn this before they start practicing

ဒါက ဂိမ်းတွေကို ပိုပျော်စရာကောင်းပြီး

on real human patients.

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

ပိုလက်တွေ့ကျစေနိုင်တယ်လို့ ထင်တယ်။

နောက်ဆုံးပြောပြချင်တဲ့ ဥပမာက လူသား လှုပ်ရှားမှုအကြောင်းပါ။

and then we record what Dr. Maggio feels

အားကစားတွေကို သင်ယူခဲ့ရင်

as she touches different extracted teeth.

လှိုင်းစီးတာလိုမှာ ဘယ်လိုတော်လာလဲ။

And we can play it back for you as a video

လေ့ကျင့်တာပါ၊

ပိုပိုပြီးလေ့ကျင့်တာမဟုတ်လား။

ပြုပြင်မှုလေးတွေ လုပ်တာ၊ လှုပ်ရှားမှုတွေ

with a touch track --

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

သင်ယူရင်း နည်းပြဆီက အကြံရတာပါ။

that you can feel by holding that repeating tool.

ပိုထိရောက်၊ပိုပျော်အောင်

ကူညီဖို့ ကွန်ပျူတာတွေ သုံးနိုင်မယ်ထင်တယ်။

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

ဒီမှာ ဥပမာ သင်ယူစေချင်တဲ့ လက်မောင်း

and practice making judgments.

လှုပ်ရှားမှု ၆ ခုရှိရင်

Penn က ဓာတ်ခွဲခန်းထဲဝင်ပြီး စနစ်ကို စမ်းကြည့်ပါ။

So here's a sample one.

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

ရွေ့လျားမှု တိုင်းဖို့ Kinect သုံးတယ်၊ စခရင်မှာ ပုံပြတယ်၊

It has all those brown stains.

လက်ကို ထိတွေ့တဲ့ အချက်ပြတွေ၊

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

လက်မောင်းမှာ တုံ့ပြန်မှုပေးတယ်၊

အတွင်းမှာ မော်တာတွေရှိတဲ့ ဒီလက်ပတ်တွေ ပေးပြီး

But if you pay attention to how it feels,

ရွေ့တဲ့အခါ လမ်းညွှန်တယ်။

all the surfaces of this tooth are hard and healthy,

စုပေါင်းလိုက်ရင်

ရွေ့လျားမှုကို ခြေရာခံဖို့

so this patient does not need a filling.

ကြိုးစားနေစဉ် လက်မောင်းက

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

နည်းနည်းမြင့်ရင်၊ အောက်ကို

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

ရွှေ့ရမယ်ဆိုတာ သိစေဖို့၊

ဒီလှုပ်ရှားမှုတွေကို မြန်ပြီး

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

ကျွမ်းကျင်အောင် ကူညီပေးနေတဲ့ နည်းပြလို

အရေပြားပေါ်က မော်တာကို ဖွင့်တယ်။

လေဖြတ်တာ ကုသရေးမှာ သုံးဖို့ ဒီစနစ်ကို ထွင်ခဲ့ပေမဲ့

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

အကကျင့်တာ၊ အားကစား လေ့ကျင့်တာလို

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

အက်ပ် အမြောက်အမြားရှိတယ် ထင်တယ်။

and more realistic in the sensations that you feel.

ဒီတော့ ထိတွေ့မှုနယ်ပယ်ကိူ နည်းနည်း သိပါပြီ။

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

လာမယ့်နှစ်တွေမှာ ပိုကြားရမယ်ထင်တယ်။

ဥပမာ ၃ ခု ပြထားတယ်။

Penn က ဓာတ်ခွဲခန်းမှာနဲ့

So if any of you have ever learned sports,

ပူးပေါင်းသူတွေနဲ့အတူ တွဲလုပ်တဲ့ ကျောင်းသားတွေကို

how do you get good at something like surfing?

အသိအမှတ်ပြုဖို့ ခဏ အချိန်ယူချင်တယ်။

You practice.

You practice some more and more, right?

ထူးချွန်တဲ့ အုပ်စုပါ။

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

သင်တို့ရဲ့ အာရုံစိုက်မှုအတွက်လည်း ကျေးဇူးတင်ပါတယ်။

(လက်ခုပ်သံများ)

learning how to improve your motions.

I think we could use computers

to help make that process more efficient and more fun.

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

that I want you to learn,

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

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

and then we also give you touch cues,

haptic feedback on your arm,

delivered by these haptic arm bands which have motors inside,

and guide you as you move.

So, if we put it together,

as you're trying to track this motion,

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

we turn on the motors right there on the skin

to let you know you should move down,

almost like a coach gently guiding you

and helping you master these movements more quickly

and make more precise corrections.

We developed this system for use in stroke rehabilitation,

but I think there are a lot of applications,

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

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

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

I've shown you three examples.

I just want to take a moment

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

and my collaborators.

They're a great group.

I also want to thank you for your kind attention.

(Applause)