未来的在线“末日滚动者”有一天可能会在其已有的点击和滑动操作库中增加一个新的物理维度。巴斯大学的研究人员最近开发了一种新型的“可变形”硅基触摸屏，该屏幕能够根据用户施加的不同力度的变化而改变形状和硬度。该屏幕，他们称之为“DeformIO”，发布在ACM（计算机协会）的一篇论文中，利用气动和传感器来识别手指施加的压力水平，然后物理地塌陷到手指周围。尽管这种可弯曲屏幕仍处于早期阶段，但参与其研发的研究人员表示，它有一天可能会为移动设备增加一个新的输入层，可用于各种任务，从导航数字地图到玩游戏以及虚拟地“感受”产品的硬度。
“虽然 DeformIO 不是第一个可变形屏幕，但它是第一个利用气动和电阻传感技术的，”巴斯大学计算机科学教授兼研究主要作者詹姆斯·纳什表示。“换句话说，DeformIO 允许用户在按压弹性表面时感知更丰富、更触觉、更自然的反馈。”
可变形屏幕如何工作？
过去制造触觉、压力感应屏幕的尝试主要依赖于可重构面板和设备表面下方设置的凸起针脚，当施加压力时，这些针脚会降低。纳什和他的合著者写道，这种形态是有限的，因为它会在屏幕上施加压力和未施加压力的区域之间产生明显的断层。在这种情况下，DeformIO 可以同时在屏幕的不同区域施加多个力输入。这种新颖的技术意味着用户可以在手指划过屏幕时体验连续、不间断的触觉响应感。这种特殊的屏幕厚度为 3 毫米，表面层为 140 平方毫米。
屏幕设计的这项创新得益于结合了气动技术和“电阻传感”来检测不同级别的压力。电阻传感是指一种技术，在这种技术中，物理力（即用户手指施加的力）被转换成设备可理解的电信号。这些输入允许屏幕的硅表面根据最终用户施加的力的大小，动态地在硬和软之间切换。用户可以同时对屏幕的多个区域施加力，研究人员声称这会产生从设备一个部分到另一个部分无缝、连续的流动。纳什表示，触觉灵活性最终为设备交互增加了一个新的层面，而不会牺牲当前玻璃触摸屏的可用性和熟悉度。
“它（DeformIO）提供了与当今基于玻璃的屏幕相同的优势——它们允许您通过在屏幕表面上流畅地移动手指来控制设备——但还增加了人们可以使用力与设备进行更深层次交互的好处，”纳什说。
可变形屏幕可以为日常计算增加新的维度
如果可变形屏幕最终进入大众消费级移动设备，它们可能会改变用户与日常使用的应用程序和服务交互的方式。研究人员设想了一种未来旅行者配备可变形屏幕的场景，用于在数字地图的不同区域之间导航。在这种情况下，旅行者只需在屏幕上施加更多或更少的压力，即可快速在地图的道路视图部分和卫星视图之间切换。研究人员认为，同一位旅行者可以在前往机场的途中，使用可变形屏幕技术在手机游戏中向敌人发射弹丸。同时，应用程序开发人员可以设计软件利用该屏幕，为删除文件或导航键盘等简单操作增加触觉感。
在另一个例子中，研究人员在屏幕上显示了一张床垫的图像，以及一个从软到硬的滑块。当滑块设置在最左边的“软”方向时，屏幕会轻松地围绕用户的手指变形，模仿软床垫的弹力感。当滑块移动到更硬的设置时，设备会变得更坚固，更接近当前手机的平面屏幕。这种硅屏幕还可以应用于汽车触摸屏，为驾驶员提供更多输入，而无需长时间将视线从道路上移开。研究人员设想，有一天，驾驶员可能会使用该屏幕来调节温度控制，或在数字地图上物理感知地形数据。
“你可以从你的地图中获得大量信息，”纳什说。“例如，通过深入一个城市，你会获得即时的人口统计数据，通过按压某个特定的商店，你会从它的硬度得知它是否营业。”
“你将直接以你通常处理实体对象的方式来操作数字对象，”纳什补充道。
为了测试屏幕，研究人员使用机械臂测量屏幕的表面硬度、力传感精度和触摸传感。机械臂末端安装了一个 3D 打印的椭圆形，以模仿人手指。在这一轮测试之后，引入了人工评审员来分析仅用机器人难以量化的潜在用户体验。人工测试者负责同时在屏幕的两个不同点施加压力。该测试表明，用户可以在屏幕上的多个压力点之间无缝移动。同样，测试者也能准确识别屏幕的某一部分比另一部分更硬或更软。人类能够以不同的力度和屏幕硬度执行常见的滑动和拖动手势。
新的触控界面可能会面临习惯了现有玻璃屏幕的设备用户的阻力。
值得强调的是，巴斯大学研究人员开发的屏幕仍是原型，可能需要至少十年时间才能进入普通消费者的手中。即使解决了技术和可扩展性问题，也尚不清楚普通手机用户是否会发现可变形屏幕带来的新用例具有足够的吸引力，足以让他们放弃久经考验的玻璃触摸屏。像折叠屏和卷曲屏这样的新型移动设备界面已经存在多年，但除了小众用户外，它们在获得广泛普及方面一直步履维艰。要求用户将手指插入果冻状表面的屏幕也可能面临类似的命运。可变形屏幕的粘性性质也可能与设备制造商当前致力于使设备更薄的努力背道而驰。
“我们希望在未来 10 到 20 年内，它所蕴含的概念能进入您的手机，”巴斯大学计算机科学教授杰森·亚历山大在一份声明中表示。“目前，我们正在探索它最适合的应用。”
