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皮肤计算
信用卡：盖蒂图像
现代可穿戴电脑小型化，提供前所未有的移动性，甚至可以与人体接口以监测生命的迹象。然而，他们与他们的祖先 - PC-PC而不是你的思考。就像老式的电脑一样，它们由传统电子制成，因此保持刚性且相当厚。这不仅损害了人体工程学，还限制了设备的大小并限制了它们可以部署在用户身上的位置。我们可以让电脑柔软和可涂抹，这样他们真的适应人体？
新一代可穿戴设备，从地上重新设计，承诺与人体显着更好地相容。这些所谓的表皮设备- 在人体皮肤后建模 - 由柔软且可伸缩的材料制成，比传统设备更薄，两到三个数量级;事实上，它们通常比单股头发的直径更薄。2因此，它们可以作为皮肤上的几乎明显的贴片佩戴。嵌入式功能材料采用全柔性的电子元件，用于在微米薄的形状因子中感测，输出，加工和电源（参见图1）。
图1.未来的皮肤计算设备可以与人体无缝混合在ISKIN的概念图中可视化。7.
皮肤的独特性质具有长长着迷的研究人员，并启发了电子皮肤，柔软的传感器，模仿皮肤的机械性能，同时提供人类的感官能力。1最初瞄准机器人，电子皮肤越来越多地用于人体。近年来，在新材料，电子，生物医学工程和计算机科学领域形成了一个新的多学科界，这已经取得了重大突破。这不仅涉及材料和制造的基本问题，例如进一步提高微创耐磨性，4.而且还具有各种应用的功能设计。6.
我们可以让电脑柔软和可涂抹，这样他们就可以真正适应人体？
虽然早期工作主要集中在监控生物社会上，但很快就会清楚地清楚的是，皮肤上的设备为人机界面提供了原则的新途径。我们正在萨鲁兰大学调查这些题为“互动皮肤”的五年研究项目的一部分，由欧洲研究委员会（ERC）资助。结合欧洲优势在人机互动，图形，AI和专业化的硬件技术中，我们的目标是为新一代设备提供贡献，这些设备可以计算肌肤的自然功能。
用计算增强合并人体皮肤
控制在苛刻的移动性条件下的计算设备是一个长期存在的挑战，例如当用户的手忙于握住物体或者情况时不允许它们看屏幕。在皮肤上佩戴的装置提供了有希望的解决方案：具有触摸传感器的薄膜可以适应身体的不同部位，并为手势输入提供易于达到的表面。7.例如，在放置在食指上的传感器上，用户即使在保持对象的同时也可以用拇指制成微妙的触摸手势。还可以集成额外的传感器来检测皮肤变形和可拉伸显示器8.（看图2.举些例子）。
图2.皮肤上的设备提供各种功能，例如具有快速触摸手势，视觉输出，感觉触觉反馈的用户输入，以及对身体的持续监测。
皮肤上的超薄器件也可以导致增强现实和虚拟现实的更自然的经验。为了增加日常物体的使用，我们已经为我们称之为触觉的感觉，我们介绍了一系列的设备。9.微创临时纹身在手指垫上佩戴。它如此薄而柔软，甚至符合细皱纹，允许用户感受到通过设备触摸的真实物体或表面。与此同时，该设备增加了具有高频率电极产生的高帧生电触觉输出的现实线索。这使得可以进行新颖的触觉增强现实。例如，系统可以改变用户感知材料和对象的方式，或者它可以创建虚拟触觉元素，例如虚拟按钮，即使它们没有物理存在，用户也可以感受到对象。
与人体匹配的可穿戴设备的计算设计
拟合装置对人体解剖解剖解锁令人兴奋的新机会，但它也使得这些设备的设计更具挑战性。该装置不仅需要舒适地适应，但传感器可能需要精确定位在身体上以检测身体运动或拾取生物信号。这种多因素设计空间即使是专家们也可以手动找到最佳设备设计。我们看到计算方法替换手动设备设计的巨大潜力。在我们最近的工作中，我们已经表明，具有解剖模型的计算优化使得能够快速设计高度紧凑的生理传感设备，以优于专家生成的设计。5.由此产生的设计可以在办公室喷墨打印机上打印以产生功能传感器纹身。
我们看到计算方法替换手动设备设计的巨大潜力。
第一个皮肤设备已经可商购。3.但是，在皮肤计算机进入主流之前，许多问题仍有待解决。一个重要方面涉及了解使用皮肤设备的社交看法。10.此外，加工，电源和网络集成到超薄和可拉伸的设备仍然是一个强大的挑战，一旦解决，可以改变计算和它如何与我们的身体整合。
参考
1.吊床，M.L.，Chortos，A.，Tee，B.C-K。，Tok，J.B-H.和Bao，Z.25钍周年纪念作品 - 电子皮肤（E-SKED）的演变：简要历史，设计考虑因素和最近的进展。先进的材料25,42（2013），5997-6038。
2. Kim，D-H。等等。表皮电子。科学333.，6044（2011），838-843;https://doi.org/10.1126/science.1206157
3. MC10 BioTtamp;https://www.mc10inc.com.。La Roche-Posay MyUV补丁;https://www.lorealtechincubator.com/myuvpatch.。
4. Miyamoto，A.等。无炎症，透气，轻巧，可伸缩的皮肤电子器件，带纳米孔。自然纳米技术12.（2017），907-913;https://doi.org/10.1038/nnano.2017.125
5. Nittala，A.S.，Khan，A.，Karrenbauer，A.，Kraus，T.和Steimle，J.计算设计和优化电生理传感器。自然通信12.（2021），6351;https://doi.org/10.1038/s41467-021-26442-1
6.雷，T.R.等等。2019年。生物综合可穿戴系统：全面审查。化学。重申119.，8（2019），5461-5533;https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.8b00573
7. Weigel，M.，Lu，T.，Bailly，G.，Oulasvirta，A.，Majidi，C.和Steimle，J.Iskin：用于移动计算的柔性，可伸缩和可视可定制的身体触摸传感器。在33的诉讼程序RD.年度ACM Conf。计算系统中的人为因素，2015,2991-3000。ACM，纽约，纽约;https://doi.org/10.1145/2702123.2702391.
8. Weigel，M.，Nittala，A.S.，Olwal，A.和Steimle，J. Skinmarks：使用保形皮肤电子器件实现身体地标的相互作用。在2017年Chi Conf的诉讼程序。计算系统中的人为因素3095-3105。ACM，纽约，纽约;https://doi.org/10.1145/3025453.3025704
9.与A.，A.，Groeger，D.和Stimle，J. Tactoo在31的诉讼程序英石年度ACM Symp。用户界面软件和技术，2018,365-378。ACM，纽约，纽约;https://doi.org/10.1145/3242587.3242645
10.您，C-W.，Lin，Y-F.，Luo，E.，Lin，H-Y。和kao，h-l。了解在公共场所与皮肤接口互动的社会看法。在第23个实习生。Symp。可穿戴计算机，2019,244-253。ACM，纽约，纽约;https://doi.org/10.1145/3341163.3347751
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