CityU researchers develop wireless, ultrathin “Skin VR” to provide a vivid, “personalised” touch experience in the virtual world

ENG: Enhancing the virtual experience with the touch sensation has become a hot topic, but today’s haptic devices remain typically bulky and tangled with wires. A team led by the City University of Hong Kong (CityU) researchers recently developed an advanced wireless haptic interface system, called WeTac, worn on the hand, which has soft, ultrathin soft features, and collects personalised tactile sensation data to provide a vivid touch experience in the metaverse.

The system comprises two parts: a miniaturised soft driver unit, attached to the forearm as a control panel, and hydrogel-based electrode hand patch as a haptic interface. The entire driver unit weighs only 19.2g and is small (5cm x 5cm x 2.1mm) enough to be mounted on the arm. It uses Bluetooth low energy (BLE) wireless communication and a small rechargeable lithium-ion battery. The hand patch is only 220 µm to 1mm thick, with electrodes on the palm. It exhibits great flexibility and guarantees effective feedback in various poses and gestures.

The WeTac patches are worn on the hands to provide programmable spatio-temporal feedback patterns, with 32 electrotactile stimulation pixels on the palm instead of the fingertips only. The average centre-to-centre distance between the electrodes is about 13mm, providing wide coverage over the whole hand. The device has several built-in safety measures to protect users from electric shock, and the temperature of the device is maintained in a relatively low range of 27 to 35.5°C to avoid causing any thermal discomfort during continuous operation.

WeTac has been successfully integrated into VR and AR scenarios, and synchronised with robotic hands through BLE communication. With the miniature size, wearable and wireless format, and sensitivity-oriented feedback strategy, WeTac makes tactile feedback in the hand much easier and user-friendly. Users can feel virtual objects in different scenarios, such as grasping a tennis ball in sports training, touching a cactus, or feeling a mouse running on the hand in social activities, virtual gaming, etc.

RO: Îmbunătățirea experienței virtuale prin senzația tactilă a devenit un subiect de actualitate, dar dispozitivele haptice de astăzi rămân de obicei voluminoase și încurcate de cabluri. O echipă condusă de cercetătorii de la City University of Hong Kong (CityU) a dezvoltat recent un sistem avansat de interfață haptică fără fir, denumit WeTac, purtat pe mână, care are caracteristici fine, ultra-subțiri și care colectează date personalizate privind senzația tactilă pentru a oferi o experiență tactilă vie în metavers.

Credit: City University of Hong Kong

Sistemul cuprinde două părți: o unitate de calcul miniaturizată, atașată la antebraț ca panou de control, și un plasture de mână cu electrozi pe bază de hidrogel ca interfață haptică. Întreaga unitate de control cântărește doar 19,2 g și este suficient de mică (5 cm x 5 cm x 2,1 mm) pentru a fi montată pe braț. Aceasta utilizează comunicația fără fir Bluetooth low energy (BLE) și o mică baterie reîncărcabilă litiu-ion. Plasturele pentru mână are o grosime de numai 220 µm până la 1 mm, cu electrozi pe palmă. Acesta prezintă o mare flexibilitate și garantează un feedback eficient în poziții și gesturi diferite.

Plasturii WeTac sunt purtați pe mâini pentru a oferi modele programabile de feedback spațio-temporal, cu 32 de pixeli de stimulare electrotactilă pe palmă în loc de doar pe vârful degetelor. Distanța medie între electrozi este de aproximativ 13 mm, asigurând o acoperire largă pe întreaga mână. Dispozitivul dispune de mai multe măsuri de siguranță încorporate pentru a proteja utilizatorii împotriva șocurilor electrice, iar temperatura dispozitivului este menținută într-un interval relativ scăzut de 27 până la 35,5°C pentru a evita provocarea oricărui disconfort termic în timpul funcționării continue.

WeTac a fost integrat cu succes în scenarii de realitate virtuală și augmentată și a fost sincronizat cu mâinile robotizate prin intermediul comunicării BLE. Datorită dimensiunii miniaturale, a formatului portabil, fără fir și a strategiei de feedback orientate pe sensibilitate, WeTac face ca feedback-ul tactil în mână să fie mult mai ușor și mai natural de utilizat. Utilizatorii pot simți obiecte virtuale în diferite scenarii, cum ar fi prinderea unei mingi de tenis în antrenamentele sportive, atingerea unui cactus sau simțirea unui șoricel care merge pe mână în activități sociale, jocuri virtuale etc.

Source (City University of Hong Kong, “CityU researchers develop wireless, ultrathin “Skin VR” to provide a vivid, “personalised” touch experience in the virtual world”, 15.12.2022)

NASA’s Webb Catches Fiery Hourglass as New Star Forms

RO: NASA’s James Webb Space Telescope has revealed the once-hidden features of the protostar within the dark cloud L1527, providing insight into the beginnings of a new star. These blazing clouds within the Taurus star-forming region are only visible in infrared light, making it an ideal target for Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam). The protostar itself is hidden from view within the “neck” of this hourglass shape. An edge-on protoplanetary disk is seen as a dark line across the middle of the neck. Light from the protostar leaks above and below this disk, illuminating cavities within the surrounding gas and dust. The region’s most prevalent features, the clouds colored blue and orange in this representative-color infrared image, outline cavities created as material shoots away from the protostar and collides with surrounding matter. The colors themselves are due to layers of dust between Webb and the clouds. The blue areas are where the dust is thinnest. The thicker the layer of dust, the less blue light is able to escape, creating pockets of orange.

Credits: NASA, ESA, CSA, and STScI. Image processing: J. DePasquale, A. Pagan, and A. Koekemoer (STScI)

Despite the chaos that L1527 causes, it’s only about 100,000 years old – a relatively young body. Given its age and its brightness in far-infrared light as observed by missions like the Infrared Astronomical Satellite, L1527 is considered a class 0 protostar, the earliest stage of star formation. Protostars like these, which are still cocooned in a dark cloud of dust and gas, have a long way to go before they become full-fledged stars. L1527 doesn’t generate its own energy through nuclear fusion of hydrogen yet, an essential characteristic of stars. Its shape, while mostly spherical, is also unstable, taking the form of a small, hot, and puffy clump of gas somewhere between 20 and 40% the mass of our Sun.

As the protostar continues to gather mass, its core gradually compresses and gets closer to stable nuclear fusion. The scene shown in this image reveals L1527 doing just that. The surrounding molecular cloud is made up of dense dust and gas being drawn to the center, where the protostar resides. As the material falls in, it spirals around the center. This creates a dense disk of material, known as an accretion disk, which feeds material to the protostar. As it gains more mass and compresses further, the temperature of its core will rise, eventually reaching the threshold for nuclear fusion to begin – the beginnings of the planet. Ultimately, this view of L1527 provides a window into what our Sun and solar system looked like in their infancy.

RO: Telescopul spațial James Webb al NASA a dezvăluit caracteristicile odinioară ascunse ale protostelei din norul întunecat L1527, oferind o perspectivă asupra începuturilor unei stele. Acești nori arzânzi din regiunea de formare a stelelor Taurus sunt vizibili doar în infraroșu, ceea ce îi face o țintă ideală pentru Camera în infraroșu apropiat (NIRCam) a lui Webb. Protosteaua însăși este ascunsă de vedere în interiorul “gâtului” acestei forme de clepsidră. Un disc protoplanetar cu marginea în sus se vede ca o linie întunecată în mijlocul gâtului. Lumina provenită de la protostea se scurge deasupra și dedesubtul acestui disc, luminând cavitățile din gazul și praful din jur. Cele mai importante caracteristici ale regiunii, norii colorați în albastru și portocaliu în această imagine reprezentativă în infraroșu, conturează cavități create pe măsură ce materialul se îndepărtează de protostea și se ciocnește cu materia din jur. Culorile în sine se datorează straturilor de praf dintre Webb și nori. Zonele albastre sunt cele în care praful este cel mai subțire. Cu cât stratul de praf este mai gros, cu atât mai puțină lumină albastră poate scăpa, creând buzunare de culoare portocalie.

În ciuda haosului pe care îl provoacă L1527, aceasta are doar aproximativ 100.000 de ani – un corp relativ tânăr. Având în vedere vârsta sa și luminozitatea sa în lumina infraroșie îndepărtată, observată de misiuni precum Satelitul Astronomic în Infraroșu, L1527 este considerată o protostea de clasa 0, cel mai timpuriu stadiu de formare a stelelor. Protostele ca acestea, care sunt încă învăluite într-un nor întunecat de praf și gaz, mai au un drum lung de parcurs până să devină stele cu drepturi depline. L1527 nu își generează încă propria energie prin fuziunea nucleară a hidrogenului, o caracteristică esențială a stelelor. Forma sa, deși în mare parte sferică, este de asemenea instabilă, luând forma unui mic, fierbinte și umflat ghem de gaz, undeva între 20 și 40% din masa Soarelui nostru.

Pe măsură ce protosteaua continuă să acumuleze masă, miezul său se comprimă treptat și se apropie de fuziunea nucleară stabilă. Scena prezentată în această imagine arată că L1527 face exact acest lucru. Norul molecular din jur este alcătuit din praf dens și gaz care este atras spre centru, unde se află protosteaua. Pe măsură ce materialul cade înăuntru, acesta se învârte în spirală în jurul centrului. Acest lucru creează un disc dens de material, cunoscut sub numele de disc de acreție, care alimentează cu material protosteaua. Pe măsură ce aceasta capătă mai multă masă și se comprimă și mai mult, temperatura nucleului său va crește, atingând în cele din urmă pragul pentru ca fuziunea nucleară să înceapă – începutul planetei. În cele din urmă, această vedere a lui L1527 oferă o fereastră către cum arătau Soarele și sistemul nostru solar în copilărie.

Source (NASA, “NASA’s Webb Catches Fiery Hourglass as New Star Forms”, 16.11.2022)

Robo-01, the Level 4 autonomous electric car

ENG: In October, A startup called Jidu Automotive, backed by Chinese AI giant Baidu and Chinese carmaker Geely, officially released an autonomous electric car, the Robo-01. In 2023, the car will go on sale at roughly US $55,000. The Robo-01 Lunar Edition is a limited edition, cobranded with China’s Lunar Exploration Project. It has two lidars, a 5-millimeter-range radar, 12 ultrasonic sensors, and 12 high-definition cameras. It is the first vehicle to offer on-board, AI-assisted voice recognition, with voice response speeds within 700 milliseconds, thanks to the Qualcomm Snapdragon 8295 chip.

But just how autonomous the car is remains to be seen: In January 2022 Baidu and Jidu said the car would have Level 4 autonomous driving capability, which does not require a human driver to control the vehicle. But the press release at the car’s launch made no mention of Level 4, saying only that the car offered “high-level autonomous driving.”

The blurred language may have been dictated by lawyers. China has yet to establish laws or regulations governing autonomous vehicles for the consumer market. For the time being, a driver must remain in control of the car. In September 2022, Baidu cofounder and CEO Robin Li noted that lower levels of autonomy shield car companies from liability in the event of a crash, because the driver is expected to be in control. With Level 4, the manufacturer of the car or the operator of the “robotaxi” service using the car would be to blame.

Nonetheless, the Robo-01 launch signals a dramatic shift in the automotive industry, which has been slow to adopt electric cars and even slower to embrace autonomy. No other consumer car on the market yet offers Level 4 autonomy. Tesla’s Full Self Driving ability, despite its fancy name and the pronouncements of its CEO, is only Level 2, or “partial automated driving” under the definition of SAE International (formerly the Society of Automotive Engineers). Other autonomous-vehicle makers, including Tesla, are collecting data from mass-produced L2 vehicles to train L4 algorithms.

RO: În Octombrie, un startup numit Jidu Automotive, susținut de gigantul chinez Baidu și de producătorul auto chinez Geely, a lansat oficial o mașină electrică autonomă, Robo-01. În 2023, mașina va fi pusă în vânzare la un preț de aproximativ 55.000 de dolari americani. Robo-01 Lunar Edition este o ediție limitată, în colaborare cu proiectul de explorare lunară al Chinei. Acestă mașină are doi senzori lidar, un radar cu rază de acțiune de 5 milimetri, 12 senzori ultrasonici și 12 camere de înaltă definiție. Este primul vehicul care oferă recunoaștere vocală asistată de inteligență artificială la bord, cu viteze de răspuns vocal în 700 de milisecunde, datorită cipului Qualcomm Snapdragon 8295.

Dar cât de autonomă este mașina rămâne de văzut: în Ianuarie 2022, Baidu și Jidu au declarat că mașina va avea o capacitate de conducere autonomă de nivel 4, care nu necesită un șofer uman pentru a controla vehiculul. Dar comunicatul de presă de la lansarea mașinii nu a menționat nivelul 4, spunând doar că mașina oferă “conducere autonomă de nivel înalt”.

Este posibil ca limbajul neclar să fi fost dictat de avocați. China nu a stabilit încă legi care să reglementeze vehiculele autonome pentru piața de consum. Deocamdată, un șofer trebuie să rămână în control la volanul mașinii. În Septembrie 2022, cofondatorul și directorul general al Baidu, Robin Li, a remarcat că nivelurile mai scăzute de autonomie protejează companiile auto de răspundere în cazul unui accident, deoarece se așteaptă ca șoferul să dețină controlul. Cu nivelul 4, producătorul mașinii sau operatorul serviciului de “robotaxi” care folosește mașina ar fi de vină.

Cu toate acestea, lansarea Robo-01 semnalează o schimbare dramatică în industria auto, care a fost lentă în adoptarea mașinilor electrice și chiar și mai lentă în adoptarea autonomiei. Niciun alt automobil de consum de pe piață nu oferă încă autonomie de nivel 4. Capacitatea de conducere autonomă completă a Tesla, în ciuda numelui său sofisticat și a declarațiilor directorului său general, este doar de nivel 2, sau “conducere parțial automatizată”, conform definiției SAE International (fosta Societate a Inginerilor de Automobile). Alți producători de vehicule autonome, inclusiv Tesla, colectează date de la vehicule L2 produse în masă pentru a antrena algoritmii L4.

Source (IEEE Spectrum, “Chinese joint venture will begin mass-producing an autonomous electric car”, 03.12.2022)

WiNDUP

Video description: Written and directed by Yibing Jiang, a female filmmaker from Wuhan, China, WiNDUP portrays the connections between a father, his ailing daughter, and the healing power of music. Created using regular home-office desktop computers and Unity, this award-winning animated short film showcases what it is possible to create with real-time animation in a touching story about the fragile nature of life, love, and what it means to never give up.

A navigation system with 10 centimeter accuracy

ENG: A lot of our vital infrastructure relies on global navigation satellite systems such as the US GPS and EU Galileo. Yet these systems that rely on satellites have their limitations and vulnerabilities. Their radio signals are weak when received on Earth, and accurate positioning is no longer possible if the radio signals are reflected or blocked by buildings. The aim of the project entitled SuperGPS was to develop an alternative positioning system that makes use of the mobile telecommunication network instead of satellites and that could be more robust and accurate than GPS. The researchers have succeeded and have successfully developed a system that can provide connectivity just like existing mobile and Wi-Fi networks do, as well as accurate positioning and time distribution like GPS.

Credit: TU Delft

One of these innovations is to connect the mobile network to a very accurate atomic clock, so that it can broadcast perfectly timed messages for positioning, just like GPS satellites do with the help of the atomic clocks they carry on board. These connections are made through the existing fiber-optic network. With new techniques they can turn the network into a nationwide distributed atomic clock – with many new applications such as very accurate positioning through mobile networks.

Furthermore, the system employs radio signals with a bandwidth much larger than commonly used. Buildings reflect radio signals, which can confuse navigation devices. The large bandwidth of the system helps sorting out these confusing signal reflections, and enables higher positioning accuracy. At the same time, bandwidth within the radio spectrum is scarce and therefore expensive. The researchers circumvent this by using a number of related small bandwidth radio signals spread over a large virtual bandwidth. This has the advantage that only a small fraction of the virtual bandwidth is actually used and the signals can be very similar to those of mobile phones.

RO: O mare parte din infrastructura noastră vitală se bazează pe sistemele globale de navigație prin satelit, cum ar fi GPS din SUA și Galileo din UE. Aceste sisteme care se bazează pe sateliți au limitările și vulnerabilitățile lor. Semnalele lor radio sunt slabe atunci când sunt recepționate pe Pământ, iar poziționarea precisă nu mai este posibilă dacă semnalele radio sunt reflectate sau blocate de clădiri. Scopul proiectului intitulat SuperGPS a fost acela de a dezvolta un sistem de poziționare alternativ care să utilizeze rețeaua de telecomunicații mobile în locul sateliților și care să fie mai robust și mai precis decât GPS. Cercetătorii au reușit și au dezvoltat cu succes un sistem care poate oferi conectivitate la fel ca rețelele mobile și Wi-Fi existente, precum și poziționare precisă și distribuție a timpului la fel ca GPS.

Una dintre aceste inovații constă în conectarea rețelei mobile la un ceas atomic foarte precis, astfel încât să poată difuza mesaje perfect sincronizate pentru poziționare, la fel cum fac sateliții GPS cu ajutorul ceasurilor atomice pe care le au la bord. Aceste conexiuni se realizează prin intermediul rețelei de fibră optică existente. Cu ajutorul noilor tehnici, ei pot transforma rețeaua într-un ceas atomic distribuit la nivel național – cu multe aplicații noi, cum ar fi poziționarea foarte precisă prin intermediul rețelelor mobile.

În plus, sistemul utilizează semnale radio cu o lățime de bandă mult mai mare decât cea folosită în mod obișnuit. Clădirile reflectă semnalele radio, ceea ce poate deruta dispozitivele de navigație. Lățimea de bandă mare a sistemului ajută la sortarea acestor reflexii de semnal confuze și permite o precizie mai mare a poziționării. În același timp, lățimea de bandă din spectrul radio este limitată și, prin urmare, costisitoare. Cercetătorii ocolesc acest aspect prin utilizarea unui număr de semnale radio cu lățime de bandă mică, răspândite pe o lățime de bandă virtuală mare. Acest lucru are avantajul că doar o mică parte din lățimea de bandă virtuală este utilizată efectiv, iar semnalele pot fi foarte asemănătoare cu cele ale telefoanelor mobile.

Source (TU Delft, “A navigation system with 10 centimeter accuracy”, 16.11.2022)

Paper: Koelemeij, J.C., Dun, H., Diouf, C.E., Dierikx, E.F., Janssen, G.J. and Tiberius, C.C., 2022. A hybrid optical–wireless network for decimetre-level terrestrial positioning. Nature611(7936), pp.473-478.