2012年5月3日，美国普渡大学电子与计算机工程学院教授、机械工程学院客座教授、心理科学系客座教授张虹博士应邀到访北京大学。下午2点，张虹教授在理科二号楼2736学术报告厅做了一场题为”Haptics and its Application in Data Perceptualization（触觉技术及其在数据知觉化中的应用）”的精彩报告。 讲座围绕：人类触觉感官系统、触觉技术（震动触觉显示，力反馈触觉显示）、数据知觉化设计三方面展开。(更多可视化与可视分析报告会通知请关注：http://vis.pku.edu.cn/seminar/index.html )
图1
首先，张虹教授首先介绍了人类触觉系统。人类的触觉是通过皮肤中的传感器接收到信号，然后经过神经传导，到达大脑使人产生感觉。接下来张教授详细的介绍了皮肤机械敏感性受体（图2），在表层基底处的触觉小体（Meissner）和直达皮肤表层的游历神经末梢默克尔小体（Merkel）一起不但能够对轻柔的局部压力做出反应，还能精确定位到接受刺激的位置。鲁菲尼氏小体（Ruffini）位于真皮层和关节处，是对震动以及皮肤和肌腱牵拉敏感的慢适应感受器。环层小体（Pacinian）是机械感受器，存在于真皮层深层和皮下组织中，球形，它里面含有很多液体，能够感受压力和振动的感觉。人的手指尖上有非常多的触觉感受器，而手指和手掌上的的感受器分布的较少。最后手指上的感受器经过手臂上的神经将信号传导至大脑。
图2 图3
接下来张虹教授介绍了主流触觉技术的发展状况。首先，张教授介绍了一些触觉装置。
震动触觉–医疗科研机构，通过空气传感的传感器，飞行员身上可佩带空气传感器来感受飞机当前的方向和旋转角度。MIT多媒体实验室研制了一套带传感器的外衣，衣服上有很多传感点，通过从左到右，从上到下的方向，可以为盲人提供方向导航。
触觉标记视觉注意力–触觉与视觉的结合，通过椅子上的传感器（图3），引导用户要看向哪个方向。有触觉引导的时候，用户搜寻到目标物的反应时间会减少40%，如果给予错误的触觉引导，反应时间会增加95%。如果把这个系统应用到汽车驾驶中，节省出来的反应时间可以帮助避免车祸的发生。另外一个实验是在被试的腰部捆绑一个传感器，此传感器可以在正前方和正后方刺激被试，当后方传来触感的时候，被试会自然的望向后视镜，而无需训练，能够有效的加快反应时间，减少车祸的发生。
力反馈触觉装置–当前有非常多的力反馈触觉装置，介绍了三款（图4）力反馈触觉装置，前两款：连续力反馈触觉设备和平行力反馈触觉装置非常昂贵，大约2万美元一台；第三款国产设备较为便宜大概200美元每台。张教授实验室使用的是文理高分辨率的自制触觉设备，用户可以通过这台设备感受到文理；另外一台设备是定制的磁悬浮触觉设备，它的缺点是设备非常小，但是在做文理触觉实验时它的大小足够实验需求了。
图4 图6
然后，她介绍了触觉技术在数据知觉化中的应用。
AFM数据知觉化–在AFM(原子力显微镜)数据知觉化中。触觉设备可以通过模拟数据的高低起伏来帮助用户直观的感受数据的特征，并且还可以通过敲击来感受当前位置的硬度，蛋白质感觉起来很硬，而脂类则比较柔软。
分子对接–在生物试验中，有时需要将两个蛋白质分子拼合到一起，如果两个分子结构之间的斥力很大，那么他们对接不合适，否则很容易对接成功。触觉设备可以模拟分子间的作用力引导用户更好的完成蛋白质分子对接的工作。
点电荷知觉化–点电荷之间的电场，在教科书上是用线来描述的。这是轨迹吗？不是，是力的方向吗？也不一定是，因为和电荷的正负有关。也许你可以做可视化，或者动画来解释这些线，但是没有线的地方是什么意思呢？所以我们设计了一套触觉感知设备，假设你在操作一个测试电荷，当你把电荷放在电场的不同位置时，你会感受到不同的受力，调查显示，学生通过使用这个设备更好的理解了电荷之间的作用力。
图5
针灸训练–在针灸教学中，老师教学生针刺某个穴位时，学生无法知道老师被针刺时的感受，同样的老师也不知道学生是不是找对了穴位。学生在练习针灸的时候就在自己和他的同学的身上试验，同时他的同学也在他身上试验。张教授设计了一套触觉系统（图5）来模拟人对针施力的感受，并通过图表显示出模拟人受力后痛觉值，学生可以在这个模拟系统上练习。以及通过摩擦模拟纹理和通过受力感受物体的坚硬程度。
最后张虹教授总结到，触觉技术研究已经进入了一个相对成熟的阶段，非常希望能够通过与可视化研究的合作一起对数据进行视觉和触觉的编码，以增加信息的传递和效果。
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