比特币:清华团队将石墨烯带进元宇宙：集成眼动交互和触觉感知的协同界面，可快速准确进行3D人机交互_区块链币是什么币

来源：麻省理工科技评论

原标题：《清华团队将石墨烯带进元宇宙：集成眼动交互和触觉感知的协同界面，拉伸应变可达1000%，界面厚度仅90μm》

时隔不到一月，再发顶刊。继三月所发?Nature论文成果首次实现亚1纳米栅长晶体管之后，清华大学集成电路学院任天令教授团队，结合多年深耕石墨烯研究的基础，着眼于当下正火的元宇宙，研发出一款可集成眼动交互和触觉感知的协同界面，实现了快速准确的3D人机交互。

图|集成眼动交互和触觉感知的协同界面

这款触觉感知界面的厚度仅为90μm，拉伸应变可达1000%。在0-300Pa的小压力范围内，其触觉感知界面的感知单位、也就是触觉传感器的灵敏度，可达1.428kPa-1。

根据触觉传感器像素点的信号时序，该界面可以实现方向控制，比如上、下、左、右等。在辅助眼电信号交互实现三维人机交互方面，该触觉感知界面具有巨大潜力。

声音 | 清华钟宏：2019年是数权经济元年，目前正处于原子世界到比特世界:金色财经报道，清华x-lab青藤链盟研究院院长钟宏在接受采访时表示，我们认为2019年就是数权经济元年。基于区块链技术初步具备大规模商用的条件，我们的社会正步入数字经济3.0时代。从Gartner技术创新曲线图上看，区块链技术历经十年发展进入到了3.0阶段，即与5G、大数据、人工智能融合创新应用的阶段。这也是今年年初做数权经济理论体系研究的时候，多方专家共同提出的观点。区块链3.0技术到来，数权世界概念得以诞生。数权世界，万物上链，一切权益可数字化。今天我们正处于原子世界到比特世界，即物理世界到数字世界的新阶段。基于区块链技术，真实世界的一切权益，包括国家主权、人权、物权，这些权力和权益上链以数据的形式存储和确权。所以我们提出了数字主权、数字物权和数字人权所组成的数权世界。[2019/11/21]

“坦率来讲，我们目前提出了眼电信号与触觉感知协同的人机交互界面，并且已经完成交互界面器件的制备和实验验证。”任天令表示。

声音 | 清华大学胡志琳博士：可信技术结合跨链技术为公链与联盟链互通提供安全保障:Trias首席算法科学家胡志琳博士在参加BlockMania主办的「博士大爆炸」AMA分享时表示，将公链和联盟链互通，能够使它们的优势得以互补。可信技术结合跨链技术为公链与联盟链互通提供安全保障。

负一层网络技术可以通过提供网络节点可信以及网络间的可信跨域，简化和支持在公链生态下开发者所贡献的跨链技术，各条联盟链之间的资产转移可以通过链上SPV智能合约进行。同时各条联盟链还互相引用彼此的默尔克树，降低攻击成功的可能性。通过Merkle roots 共享信息实现跨链共识，连接多条联盟链分担计算负载。[2019/11/2]

图|任天令

4月6日，相关论文以《三维人机交互的眼电与触觉协同界面》为题发表在ACSNano上。

声音 | 清华大学王晓辉：在5G基础上能实现更多的设备上链 企业上链 数据上链:据荔枝新闻报道，9月7日，中国5G链网产业创新峰会在南京江北新区研创园举行，清华大学互联网产业研究院副院长王晓辉：在5G的基础上，能够实现更多的设备上链，更多的企业上链，更多的数据上链。我们的疫苗，我们的药品、我们的食品从物品的生产出来到存储到运输到交易到最终的消费使用，是全程可以记录的，出现问题可以做到反向追溯，对我们日常的生活和人身安全都有保证的。[2019/9/8]

图|相关论文

用最简单的结构，实现最理想的效果

在具体研究细节上，由于该团队此前已具备蜂窝状石墨烯的大规模制备技术，并对其转移技术做了较多探索。因此，最初他们设计并实现了诸多复杂型转移技术，比如静电纺丝、无衬底纹身式等，也曾取得不少成果。

后来，他们想到既然石墨烯本身就是通过机械剥离法发现的，为何不采用这样简单的转移方式来达到实验效果？这里需要考虑到的是可穿戴式的电极和触觉感知界面的透气性、柔性和可拉伸性，因此他们采用医用透气性柔性聚氨酯薄膜作为转移和器件制备的基础。

声音 | 清华谢平：中国应积极参与国际数字货币监管:据《中国外汇》2019年第15期，清华大学五道口金融学院谢平接受《中国外汇》采访表示，首先，中国应该积极参加国际货币基金组织（IMF）、国际清算银行（BIS）等国际组织关于数字货币监管的活动，争取在其中发挥作用。其次，可以考虑准许中国企业参与Libra协会。第三，中国可以结合央行数字货币研究所关于央行数字货币的研究成果，鼓励企业参与数字货币的科研和应用，逐步构建数字货币生态。目前已经在试点，适当时候应公开应用。第四，Libra的使用将大大推动上亿人开设区块链应用APP或账户。我们要鼓励国内商业银行和金融机构运用区块链技术。环球同业银行金融电讯协会（SWIFT）为应付Libra的挑战，已经在6月20日的《白皮书》宣布，运用区块链技术改造全球支付系统，准备推出新的跨境支付服务GPI（全球支付创新）。[2019/7/25]

由于聚氨酯薄膜的柔软性和延展性较好，弹性模量较低，因此在转移过程存在巨大挑战，这很容易导致转移后的柔性聚氨酯薄膜发生较大变形，并致使蜂窝状石墨烯电极阵列的损坏。

清华大学发布高校教育公链“青藤链”:今日，清华大学青藤链盟研究院究钟宏、清华大学信息技术研究院赵明教授和链块学院创始人魏红心博士，作为青藤链联合发起人，共同宣布青藤链上线。“青藤链”（Youth Eduction Chain）是基于区块链技术，高校共建的分布式教育公链，和区块链创新试验平台。旨在培养区块链技术人才，为区块链产业化创新提供开放服务，并探索未来教育、科研体系的新方向和新模式。[2018/5/27]

后来，该团队设法将其解决，目前已能实现阵列化蜂窝状石墨烯的转移，并且转移后的石墨烯仍呈现出完美的蜂窝状结构，不仅没有发生破损，柔性聚氨酯薄膜也没有任何变形。

攻克转移技术难题之后，接下来面临的问题在于如何制备可穿戴式的触觉感知阵列？期间，该团队曾尝试过使用不同介质层，来调节触觉传感器的性能。

几经尝试之后，他们打算用最简单的结构，实现最理想的效果：即通过两层蜂窝状石墨烯阵列的堆叠，去实现触觉传感器的制备，让柔性聚氨酯薄膜发挥最大作用和价值，也就是让下层柔性聚氨酯薄膜作为介质层。

由于柔性聚氨酯薄膜的弹性模量较低、受压变形能力则比较强，因此能为触觉传感器提供较高的灵敏度和较大输出信号幅度，同时由于其具有较高粘附性，可直接作为与皮肤贴附的粘附层，保证其与皮肤贴附的透气性和舒适性。

与此同时，在下层柔性聚氨酯薄膜的粘附层和整个触觉感知阵列之间，上层的柔性聚氨酯薄膜还承担着封装层作用。

从石墨烯到人机交互界面

另据悉，使用设备时需要收集眼电图。之所以这样做，是因为尽管脑电信号的获取成本低、可重复，但存在空间分辨率低、信噪比差的问题；而肌电信号是许多肌肉纤维中运动单元动作电位在时间和空间上的叠加，通常需要在肌肉中插入电极针来记录电位的变化，这很容易受到噪声串扰的影响，同时侵入式的电极会给人体带来创伤；而眼电信号的采集则更简单，信号可重复性高、信噪比也比较高，同时成本低廉。

此外，选择采集眼电图作为人机交互界面的另一个原因在于，该团队想通过眼球的运动实现无接触式、快速和便捷的沉浸式人机交互。特别是对于存在运动障碍或肌肉障碍的人群来说，利用眼球运动来实现交互控制更具实际意义。

眼睛周围的皮肤较为娇嫩和敏感，那么作为眼电信号信号感知层的关键部分——电极材料应该满足三点要求：一是轻便和柔性可拉伸；二是电极-皮肤界面阻抗要尽量小且具有长期性能稳定性；三是电极具有长效贴附的稳定性和对皮肤友好，而现有的Ag/AgCl凝胶电极或金属电极均无法满足以上要求。

因此，该团队开发出蜂窝状石墨烯电极作为感知层，由于石墨烯和皮肤之间的直接接触，离子（I?)和电子（e?)在石墨烯电极和皮肤之间的界面上直接交换，没有离子浓度的衰减，这确保了电极-皮肤的低阻抗性。

相比传统的金属电极，结合柔性聚氨酯的蜂窝状石墨烯电极材料，具有超高的柔性和可拉伸性，拉伸应变范围可高达1000%，并且此次采用的是基于医疗级的超薄柔性聚氨酯薄膜，本身具有高度透气性、贴附性和生物兼容性，这让电极材料与皮肤实现了完全的共形贴合，具有抗运动的长效贴附稳定性，再加上微米级孔径的蜂窝状石墨烯，电极具有优异的透气性和舒适性。

这也是使用化学气相沉积法制备的石墨烯传感器所不具备的优势，使用该方法制备的石墨烯往往不具备可拉伸性，且在制备更复杂、更昂贵，性能差异也更显著。而该团队基于激光诱导工艺制备的蜂窝状石墨烯，可直接实现图形化定制，再结合机械剥离转移的工艺，让电极的制备更加容易，并让该团队最终实现了大规模阵列化制备。

转动眼球即可控制轮椅的前后左右移动

目前已有的头戴式VR设备，主要提供视觉和听觉效果体验，而其交互设备主要依靠手持控制器。VR属于新一代信息技术的集大成者，在硬件上除了终端之外，还需要空间定位、手势交互、眼动追踪、语音交互等一系列感知交互技术，在核心配件上则需要光学器件、显示屏、芯片、传感器等，所需要的技术十分复杂。

事实上，在收集眼电信号之后，该界面可以实现快速、便捷、非接触的二维人机交互，例如控制四轴飞行器的上、下、左、右运动。然而，面对其在三维空间的飞行或复杂的飞行轨迹控制，眼电信号信号的交互控制在精度和维度上都有局限性。

因此，任天令团队才有了开发这款辅助界面的想法，以便实现精确可控的三维人机交互，为了实现操作上的合理性，他们想到通过可穿戴的触觉感知界面，去实现视觉和触觉协同交互的三维人机交互界面。

其中，眼电信号交互界面主要用于快速、便捷、非接触的2D交互，触觉感知界面则主要用于复杂的2D运动控制和3D人机交互中的Z轴控制。

在应用前景上，由于眼电信号界面和触觉感知界面均是柔性可穿戴的，因此它们在协同作用之后，可以提供虚拟世界的三维空间定位和便携式交互，让人们告别手持笨重的交互控制器，并可通过眼电信号信号实现精准的眼动追踪，在解放双手的同时还可自由体验视、听、触觉沉浸式虚拟世界的真实感受。

在现实世界中，也可作为人和机器的交互界面。比如，对于运动障碍人士来说，可让其通过眼球的运动，去实现控制轮椅的前、后、左、右移动。总而言之，这款人机协同界面可给虚拟世界和现实世界提供自由无束缚、沉浸式的人机交互体验。

日后，该团队将在当前研究基础上去开展具体的应用，他们将进一步提高眼电信号交互界面和触觉感知界面的交互分辨率，并将设计眼电信号信号与触觉感知界面信号的专用采集和无线传输电路，以期充分发挥视觉与触觉的协同作用，再结合VR视觉设备，最终有望实现在虚拟空间中的三维人机交互的实际应用。

当头戴式的VR设备被智能隐形眼镜替代，我们在体验沉浸式的虚拟世界时，感受也会更真实更自由，还有望通过控制眼球运动去浏览各种信息、以及执行简单的交互，更有望通过可穿戴触觉感知辅助界面实现便携式精准交互。

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