據(jù)麻省理工《科技商評(píng)》雜志報(bào)道 越來越多的智能手機(jī)和MP3播放器開始使用觸控屏界面，人們已經(jīng)逐漸習(xí)慣于用他們手指頭的敲敲碰碰（taps and swipes）來擺弄這些小玩意兒。但是，在曼哈頓下城一棟建筑的11層里，紐約大學(xué)的研究員伊利亞•羅森伯格（Ilya Rosenberg）和肯•培林（Ken Perlin）正在開發(fā)更加先進(jìn)的界面。這是一種能夠精確感應(yīng)壓力的薄墊，無論這壓力是來自于手指還是其它的一些東西，比如腳、觸控筆、鼓槌。并且它可以同時(shí)識(shí)別多重輸入（multiple inputs）。

圖：紐約大學(xué)的計(jì)算機(jī)學(xué)的教授肯•培林（左）和研究生伊利亞•羅森伯格，正在展示他們壓敏觸控板（pressure-sensitive touch pad）的基礎(chǔ)——幾張塑料片

首先冒出這個(gè)想法的是羅森伯格，一位紐約大學(xué)的研究生，幾年前他在工作中用到一種叫做力感電阻（force-sensing resistor）油墨的導(dǎo)電聚合物（conductive polymer），它常常被用于電子音樂鍵盤的制作。當(dāng)壓力施加于該油墨上時(shí)，它的分子會(huì)出現(xiàn)一定程度上的重定向，從而影響易于測量的電阻值。羅森伯格起初使用這種油墨，是為了創(chuàng)造一種可以植入在網(wǎng)球場邊界下面的感應(yīng)器，它能自動(dòng)判斷出界球，但是他想知道這種油墨是否可以成為一款優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)多重觸控界面的基底。于是他開始與紐約大學(xué)媒體研究實(shí)驗(yàn)室的培林教授合作，旨在造出取代電腦鼠標(biāo)的壓敏觸控板。

壓敏墊板已經(jīng)存在很長時(shí)間了，但是大部分局限于簡單的應(yīng)用范圍，像感應(yīng)被占用的車輛座椅。諸如使用觸控筆輸入數(shù)據(jù)的Palm Pilot掌上電腦之類的設(shè)備，一般通過測量物體敲打屏幕時(shí)產(chǎn)生的電阻變化，來探測接觸。但是這些屏幕一次只能記錄一個(gè)接觸。同時(shí)，智能手機(jī)觸控屏使用的是監(jiān)測電容變化的傳感器，就是材料儲(chǔ)存電荷的能力；電容隨著含水物體（包括手指）在屏幕上移動(dòng)而發(fā)生改變。此類屏幕可以感應(yīng)多重的接觸，但是不能檢測壓力。

相比之下，羅森伯格和培林的觸控墊板集中了所有這些技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。它可以同時(shí)記錄幾個(gè)接觸的壓力值和位置，尺寸也隨意變化，小如吊墜，大似書桌，而且即簡單又便宜。

噴涂塑料

為了制造出壓敏觸控墊板，羅森伯格以幾張僅比紙厚一點(diǎn)點(diǎn)的塑料片為起點(diǎn)。他使用特別的程序，設(shè)計(jì)將要印在每一張塑料片上的線路圖樣，并根據(jù)設(shè)備的預(yù)期用途對(duì)樣式進(jìn)行裁剪。這些鋪設(shè)在塑料上的線條都是金屬制的，用于導(dǎo)電；然后在塑料片上涂上一層平坦的黑色壓敏油墨。量產(chǎn)后，印制好的塑料每平米的成本約100美元，但是由于現(xiàn)在這些信紙大小的樣品是一次性的，所以每一張也是100美元。

羅森伯格將兩張準(zhǔn)備好的薄片疊放在一起，讓涂有聚合物油墨的側(cè)面朝內(nèi)面對(duì)面，調(diào)整位置，使導(dǎo)線形成一個(gè)網(wǎng)格。然后他用雙面膠將這兩片粘在一起。在塑料片邊緣，每隔五條金屬線伸出一根，其余截?cái)?，將這些伸出的導(dǎo)線通過接線端連接到一個(gè)硬質(zhì)電路板上。盡管其余的金屬線沒有與電導(dǎo)通，但是它們依然影響活動(dòng)線路的電性特征，從而幫助軟件推斷接觸來自于什么位置。

電路板本身就包含著一塊被編程用于掃描感應(yīng)墊板的微晶片，快速以次向每個(gè)活動(dòng)線路提供電力。晶片也把壓力數(shù)據(jù)從連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字格式。最后，它把這些數(shù)據(jù)壓縮，通過USB接口或（用于音樂用途的）MIDI接口向電腦傳輸。

計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算出物體與墊板接觸的位置和它們施加的壓力數(shù)值。如果一個(gè)物體觸碰在兩個(gè)導(dǎo)線之間的區(qū)域內(nèi)，那里就會(huì)出現(xiàn)一股強(qiáng)電流；但是距離接觸的交叉點(diǎn)越遠(yuǎn)，由于油墨的電阻率，電流就會(huì)越弱。樣品墊板的分辨率足以精確地感應(yīng)手指和掌上電腦的觸控筆輸入。對(duì)于一次接觸，它可以記錄從5克到5千克的壓力，誤差幅度為2.5% —— 這個(gè)壓力的范圍足夠辨識(shí)觸控筆的一次輕微點(diǎn)擊或電子鼓的一次敲打。培林說，由于只有很少的線路需要供電，所以更大版本的墊板不用太復(fù)雜或過多花費(fèi)，也可以達(dá)到相同的靈敏度。

市場壓力

現(xiàn)今的樣品是不透明的黑色，它們不適合做手機(jī)和其他電子產(chǎn)品的觸控式屏幕。但是培林說，如此精確而便宜的壓敏界面仍然具有很多潛在的用途。

例如，羅森伯格和培林已經(jīng)與其他人合作進(jìn)行一些醫(yī)學(xué)和科學(xué)應(yīng)用的研究。培林說，墊板可以加到鞋底，監(jiān)測步態(tài)；或者加到病床上，提醒護(hù)士某個(gè)病人已經(jīng)躺了很長時(shí)間，可能會(huì)引起褥瘡。該墊板甚至靈敏到能夠測量水和空氣壓力波的地步；這可以引發(fā)更好的流體動(dòng)力學(xué)模型出現(xiàn)，幫助設(shè)計(jì)飛機(jī)和艦船?，F(xiàn)在，研究人員們使用獨(dú)立傳感器陣列（array of individual sensors）來收集上述數(shù)據(jù)，但是檢測區(qū)域太大時(shí)，成本十分昂貴。

這項(xiàng)科技也可用于電子設(shè)備的多重觸控界面。德國Hasso Plattner學(xué)院的研究員帕特里克•博迪斯科（Patrick Baudisch）將該墊板集成到一個(gè)小型游戲機(jī)的背面，有效地增加了一項(xiàng)人體工程學(xué)的觸控輸入方式：用戶玩游戲時(shí)就不會(huì)被自己的手指阻擋住屏幕。并且羅森伯格相信，使用一種不同的壓敏油墨和更細(xì)的金屬絲，他和他的同事就可以造出透明的傳感器，適合手機(jī)和掌上電腦的觸控屏。

羅森伯格和培林的觸控墊板比其它的電阻感應(yīng)設(shè)備要更加敏銳，微軟研發(fā)Surface（一款市面上有售的多重觸控平面電腦）的安迪•威爾遜（Andy Wilson）說，“許多應(yīng)用注重有趣地使用壓力傳感器”。但他又補(bǔ)充道，這項(xiàng)科技依然處于早期階段，并且很難說它要比現(xiàn)在的觸控界面便宜多少。

四月，羅森伯格和培林開辦了一家新創(chuàng)公司Touchco，責(zé)這項(xiàng)科技的授權(quán)，并向有意將它應(yīng)用到諸如手機(jī)和電子閱讀器之類設(shè)備的公司提供設(shè)計(jì)支持。該公司的工程師們正在開發(fā)其他的用途——比如第一個(gè)電子手鼓，如果沒有這么高分辨能力的傳感器是做不出來的。

最終，這些輕薄而不顯眼的觸控板可能將在無形中嵌入到任意一個(gè)物體表面上，開啟一個(gè)多重觸控交互的新領(lǐng)域。

壓敏墊板的制造過程

1、羅森伯格的手中是一張已經(jīng)印上細(xì)金屬線的塑料片。這幫研究員設(shè)計(jì)出上面的版式，并依照該樣式使用電子設(shè)備進(jìn)行印制。攝影：波特•吉福德

2、一層黑色的壓敏性油墨被涂在導(dǎo)線的上面。羅森伯格將兩張塑料排在一起，油墨朝內(nèi)，然后用雙面膠將它們粘在一起就制成了墊板。攝影：波特•吉福德 

3、導(dǎo)線一直延伸到墊板的邊緣，然后連接至一塊特別設(shè)計(jì)的電路板。它負(fù)責(zé)收集壓力數(shù)據(jù)并通過USB接口傳送給計(jì)算機(jī)。攝影：波特•吉福德

4、塑料片可以制成各種形狀和大?。盒庞每ù笮〉目梢员挥糜谛⌒褪殖蛛娮釉O(shè)備，而圓形的墊板被設(shè)計(jì)用來制作電子鼓。

5、羅森伯格將手指按在一張制作完成的墊板上；計(jì)算機(jī)軟件解譯出受力的范圍，并在屏幕上顯示出來。指尖中心處的強(qiáng)大壓力顯示為紅色，周圍較小的壓力為藍(lán)色。

6、該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研發(fā)出壓敏墊板的數(shù)種應(yīng)用，包括這個(gè)演示程序，用戶可以操縱一個(gè)球體，并根據(jù)手按下的壓力改變球體的表面形狀。