2007年,时任苹果公司CEO的史蒂夫·乔布斯在大洋彼岸的旧金山马士孔尼会展中心里,举起了一台覆盖3.5英寸屏幕的手机,与当时流行的全键盘、九宫格形态的手机不同,这部手机正面只有一个按键,无比简洁和优雅。
当“乔帮主”用手指在屏幕上点按、滑动、缩放时,所有人都震惊于在手机上竟能实现如此方便直观的交互,这一天不仅开启了智能手机的黄金时代,也为消费电子产品的人机交互指明了方向。
用手指点击和触摸屏幕完成各种交互,已经成为现代人的常识,机场、火车站、医院、银行甚至快餐店内,我们都已习惯于通过这种方式完成各种操作。但在疫情肆虐、病毒无处不在的这几年,触控屏幕带来的副作用却逐渐凸现,人们亟需更安全、智能、符合时代需要的交互方式。
2016年,中国科学技术大学校园内,两位研究生韩东成与范超,在摸索实验中将曾经只在科幻作品中才能实现的“空气成像”技术带入现实,在随后的几年间,由这两位90后青年成立的,默默将这曾被认为是“技术高,市场小”的科技成果普及到众多医院、学校、写字楼,实现了商业化,也将更安全、智能、符合时代需要的可交互空中成像技术融入越来越多人的日常生活当中,而这一切,或许正在开启新一轮人机交互革命浪潮。
交互技术的下一代革命
屏幕是人机交互的核心,自图形界面(GUI)登上人类社会舞台,并通过计算机走进千家万户,人类共经历三次重要的人机交互变革。最初的计算机并没有配备鼠标,程序员们需要通过穿孔卡和键盘来使用,操作起来繁琐且低效。改变发生在1973年,施乐旗下的研究机构帕罗奥多研究中心研发出了人类史上第一台个人电脑 Xerox Alto,引入了桌面概念——文件和文件夹在计算机屏幕上排列,用户可以用鼠标随心所欲地点击打开所需要的文件,正如多年后乔布斯总结的那样:“我们使用图形界面来显示所有用户想要的东西,使用鼠标作为指针设备。”
这种交互直到2007年iPhone诞生后才迎来改变,当人们发现利用手指代替鼠标指针能够完全实现过去几乎所有的人机交互操作后,一场以触控屏为载体的消费电子产业革新席卷全球,在这个过程中,人机交互方式的进步,以一种用双手操作输入设备,到双手成为输入设备的进程在改变,而屏幕作为交互的重要介质,也在追寻变革。
刘慈欣著名科幻小说《三体2:黑暗森林》中曾呈现出一段对人类未来生活的详细描述:主人公罗辑苏醒于200年后的地球,他发现无论是墙壁还是桌子,又或者是路牌,当有需要时都可以通过点击触摸来唤醒变成屏幕,并且所有屏幕都召之即来挥之即走。在东超科技医疗研发总监赵逸航看来,这段关于遥远未来的想象在不远的将来很可能成为现实:
“在当下,我们的人机交互需要有专门的实体屏幕支持,必须有一个硬件把命令呈现出去,而未来你可能已不再需要这样突兀的实体显示屏,它将以一种更自然,隐形化的方式来让你直接交互,你身边的平面都可以是可交互的空中屏幕,当你需要时点击一下就会显现,不需要时它便隐藏起来,更加无感,并融入每个人的生活。”
这是一个让人无限遐想的未来,并且很可能即将到来,并再次改变我们对人机交互的认知。而在产业层面,已在医疗和车载领域发力的东超科技并不意外的成为这场交互变革的先行者。
以交互革命对抗肆虐疫情
“可交互空中成像的核心,在于这个特殊的材料——负折射平板透镜,它能够周期性地改变光路,产生负折射,不需借助曲面就能实现光的聚焦。在光源光线发射角内的所有光线,在经过平板透镜后,会相应地收敛到光源以平板切面为轴的对称位置,从而得到一个1:1的实像,实现空中成像。”拿着一块特别的透明“玻璃”,东超科技医疗研发总监赵逸航为笔者介绍道。
这块神奇的“玻璃”是东超科技的核心成果,通过这块玻璃,能够将屏幕内容以“空中屏幕”的方式呈现,如同黑科技版的“海市蜃楼”,再加上基于雷达传感器对手势交互的捕捉和软件的运算,用户便能以正常的点击、滑动等方式操控这块空中屏幕,而空中屏幕会根据传感器捕捉到手部触摸的位置结合算法来得到交互信息并进行反馈。
赵逸航提到,由于可交互空中成像技术依旧按照不同场景系统进行开发,因此具备适用范围广,适配场景多,学习成本低等特点。而从场景需求出发,该技术可以让医院、学校、办公楼等场景实现更安全、无感染的可能,从而杜绝病毒传播,而这也将屏幕的存在感降低:“在人机交互中,外界屏幕的存在感将逐渐变得隐匿和不可见,通过对用户的情景感知能力,让计算设备在背景中运行,最小化用户的注意力。”在他看来,在大多数场景中,人们需要的是屏幕提供的功能,而非屏幕本身。
他以近两年落地项目为例,2020年初新冠疫情爆发,东超科技主动向安徽省立医院打造了全球首台非接触式自动终端,在医院无偿投入使用,凭借无介质、可交互、呈实像的重要特性,这台机器杜绝了各种细菌病毒集中与传播,降低了人们感染病毒的可能。此后的两年,东超更是开发了诸如非接触智慧门诊系统、非接触智慧病房系统、非接触智慧手术室系统等在内的一系列产品,成为复旦大学附属中山医院、山东大学附属儿童医院、阜阳市第六人民医院等全国数百家医院的“标配”,为我国医疗服务从“信息化”迈向“智慧化”提供支持。
从场景出发,为功能服务,让东超科技找到了医疗这一重要应用领域,而伴随智能汽车的普及,可交互空中成像技术又将带来智能座舱变革。
黑科技加持,第三类生活空间升级
对于智能汽车带来的行业变革,东超科技赵逸航认为:“汽车是除家庭空间、工作空间以外的第三类生活空间,越来越多消费者希望在车上出现更高科技、更智能的功能,可交互空中成像技术的到来,能让车内的操控变得更方便。”
实际上,近年来,以蔚来、理想、小鹏为首的国产造车新势力们,在智能座舱领域已呈现“内卷”趋势,不仅是语音助手、智能辅助,还有车内娱乐系统都在不断升级,今年6月的理想L9发布会上,其“手势控制的交互体验”便成为一大亮点,通过车内的3DToF传感器捕捉到让你的手势动作,车内乘客可以隔空控制屏幕操控,形式已非常接近可交互空中成像技术。
在赵逸航看来,当大家都在比拼智能座舱时,“屏幕内卷”并非终极思路,车内屏幕并非越多越好,更重要的是要使其服务于功能,若能通过“召之即来,挥之即走”的空中屏幕代替传统中控台等车内显示设备,不但能让车内更富有科技感,更能帮助司机专注于驾驶,保障驾驶安全性。
另一方面,结合目前已经成熟的智能语音助手,东超科技研发了可完全在空中呈现的车载精灵,与传统的车载语音助手不同,空中成像技术加持下的车载精灵可实现空中触控交互,不仅能够实现线路导航、车窗开关、音乐播放、天气查询等一系列操作,也增添了其陪伴属性,使语音助手更具温度。
交互界面无处不在,可交互空中成像技术带来的视觉冲击,为车内显示方式带来了全新的可能,也为车企打造科技感智能座舱创造基础。2021长安汽车科技生态大会上,长安汽车首次对外发布全场景数字座舱,全面展示了未来座舱的科幻与便捷。其中搭载了东超科技可交互空中成像技术的车载设备,能将实体屏幕呈现在空中,用户轻触空中屏幕即可直接进行交互,科技感十足。据介绍,东超科技目前已进入国内头部车企供应商名录,并与其展开深入合作,如果一切顺利的话,搭载可交互空中成像技术的车将在不久之后面世。
在东超科技看来,可交互空中成像技术将为车内场景带来了更多可能,而这一赛道规模并不逊色于医疗赛道。《2022中国智能汽车发展趋势洞察报告》显示,智能座舱市场规模预计2025年破千亿。根据ICVTank数据,2022年全球智能座舱行业市场规模有望达461亿美元。中国作为全球最具发展潜力的汽车市场,2019年智能座舱市场规模达441亿元,预计2025年达1030亿元。
数据来自汽车之家研究院
尽管汽车行业配件具有较高的准入门槛,要经过较长时间验证才能通过车规级别认证。但对东超科技而言,一旦能够实现车内应用,可交互空中成像技术将具有大规模上车的可能,并快速降低成本,就像过去汽车并没有采用大屏和激光雷达,但随着成本下降,二者带来的体验升级让几乎所有车企都走向了相似道路。赵逸航指出:“汽车消费者对于新技术更容易接受,这两年很多新技术上车之后都得到了不错的反馈,我们将进一步推动智能座舱升级,而如果能把车内产品做好,那更进一步将有机会走进家庭场景。”
结语
关于iPhone诞生,有一个关于神奇玻璃的故事。
2010年,苹果发布iPad平板电脑时,有记者问乔布斯,为什么苹果先做iPhone,再做iPad。乔布斯回答:“告诉你,实际上我们是从平板电脑开始的。我当时想要一块可以作为显示设备的玻璃,同时也可以支持多点触摸。我把想法告诉我们的硬件工程师。6个月后,他们拿回来一块神奇的玻璃。于是,我把一块玻璃送给我们卓越的UI设计师。设计师就基于这块玻璃,创造了全新的用户体验,这让我们把平板电脑的想法扔到一边,先用这块玻璃研制手机。”
若干年后,当韩东成与范超也研发出一块被称为负折射平板透镜的神奇玻璃,并带来出可交互空中成像技术后,又一场交互革命再度开启。正如乔布斯所说“每隔一段时间,就会有革命性的产品问世并改变世界。”东超科技的交互技术,让人们看到了中国硬科技企业对交互技术的孜孜追求,以及对改变世界的勇敢探索。
当下,由于行业中并无对标产品,东超科技已将场景需求结合自身技术,确定了可交互空中成像的亮度、分辨率、色彩等一系列指标,并正加快推进该标准的推行。在赵逸航看来,这既能够为行业确定“准绳”,也将加速新一轮人机交互普及。在这片新型显示领域的蓝海。
如同电影《钢铁侠》中展现的那样,东超科技正朝着可交互空中三维成像的目标迈进,该项目不仅是东超科技的第二代可交互空中成像技术,也是安徽省重点委托的科技项目,为汽车、IoT、智慧社区等更多行业提供无限可能。显然,伴随大众对技术革新的需求正逐渐放大,可交互空中成像或许将成为替代现有屏幕的核心技术,而东超科技这支年轻的团队,或许将成为蓝海中掀起巨浪的鲸鱼,再次定义下一代触控交互。
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