數(shù)字時代，方寸屏幕即是廣闊天地。它彌合了地域間隔，模糊了年齡分野，打破了行業(yè)壁壘，卻唯獨在無形中為視障人士劃出了一道鴻溝。試想，如果閉上眼睛使用電子設備，就算朗讀文本的功能已經(jīng)足夠智能、足夠普遍，但數(shù)字世界仍會如同被降了維一樣。即使視障者聽覺敏銳度要比常人高出20%～50%，也無法彌補這一落差。因此，人機交互技術亟需一場根源上的創(chuàng)新性革命，為感知信息打開更多扇窗，拓展無限可能。“如果有一天觸覺也能成為現(xiàn)實與虛擬之間的橋梁，那么存在視力問題的群體日常生活或許真的會大不一樣。”香港理工大學助理教授馬源正站在這樣的隊伍前沿，致力于使其變?yōu)楝F(xiàn)實。

▲馬源

志向由偶然展開

踏上觸摸界面中多物理場相互作用相關研究的道路，對馬源而言是一場“意外”。中學時代，一場場物理、化學、生物競賽的相繼獲獎，印證著他的天賦與努力，也為他贏來了清華大學的保送資格，“那時候我一直認為自己的生物化學比較好，物理略遜一籌。沒想到最后還就是‘陰差陽錯’般選擇了機械這門物理學科”。

其后數(shù)年，清華園的鐘靈毓秀讓馬源慢慢懂得了“歷史中有教益，實踐中出真知”的道理，在科學信念建立的過程中，他逐漸形成了對機械行業(yè)的認知與態(tài)度?！拔曳浅８兄x母校清華所秉持的教育理念。清華機械系的培養(yǎng)模式著重強調(diào)‘厚基礎，寬口徑，重實踐，強素質(zhì)，全面發(fā)展’，這要求我們將專業(yè)知識觸類旁通到不同的領域中去，需要對知識盡量深入地掌握、對生活有細致的觀察。”而在馬源的印象里，他的導師曾攀教授就是一個優(yōu)秀的榜樣。作為一名理論力學專家，他致力于在祖國大地上研究并發(fā)表成果，讓分析力學理論、連續(xù)介質(zhì)力學理論等，統(tǒng)統(tǒng)變成推動社會發(fā)展的汩汩動力。“所以我在老師的言傳身教下逐漸認識到，力學是一種解答時代命題的絕佳工具，它可以為各式各樣的產(chǎn)品增光添彩，也能為大大小小的工程筑牢地基?！?/p>

正是在這種觀點的支撐下，馬源一頭扎進書海游弋，終收獲翰墨留香——在美國加州大學伯克利分校深耕5年的博士歲月，讓他深刻體悟到了物理學的深度與廣度?！安┦科陂g，我的研究方向是機械硬盤的讀寫頭（磁頭）與磁盤的接觸和傳熱問題?！睓C械硬盤是當時最主流的數(shù)據(jù)存儲設備，主要通過磁信號在硬盤上的存儲與讀取實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀寫。在這個關鍵技術中，馬源著重研究了摩擦界面間溫度、振動、摩擦等多種物理問題相互影響的機制，并為硬盤設計的優(yōu)化提供了依據(jù)。隨著行業(yè)發(fā)展和技術革新，硬盤行業(yè)日趨成熟，馬源便依靠在力學和界面物理的知識儲備，將目光轉(zhuǎn)而投向了人機交互的這一滿載機遇與挑戰(zhàn)的行業(yè)。

“真正的創(chuàng)新從不是空中樓閣，而是要從現(xiàn)實的土壤中長出新芽。”在得克薩斯A&M大學（Texas A&M University）從事博士后研究期間，馬源身體力行，在學術期刊《科學·機器人》（Science Robotics，為Science的重要子刊之一）上發(fā)表了題為《通過表面溫度變化進行虛擬形狀的表面觸覺呈現(xiàn)》（Surface haptic rendering of virtual shapes through change in surface temperature）的研究成果。文章中，他創(chuàng)新性地提出了通過調(diào)節(jié)觸屏表面溫度來改變表面摩擦力的新型觸覺技術，并深入論證了溫度變化對手指表面摩擦力的作用機制，為虛擬觸覺技術的未來發(fā)展提供了更多可能性。他表示，未來推廣此技術后，大眾網(wǎng)購服裝、百貨甚至電子產(chǎn)品時，可以直接從觸屏表面感受不同商品的觸感，從而讓消費者輕松體驗產(chǎn)品的觸覺信息。同時，通過觸摸觸屏的方式傳遞信息，對視障人群來說，也意味著更多的便利。這是馬源第一次將科研目光投向視障人群，“他們可能才是急需此技術的人群”。自此，相關研究便也在他心中深植下了根莖，在日夜不停的探索與思考中，逐漸長出脈絡。

未來由創(chuàng)新定義

時間如沙漏，緩而不停歇。很快，錨準研究方向的馬源就行至歸國還是繼續(xù)駐留海外的人生路口。但此刻的他面對人生課題已經(jīng)毫無猶豫，選擇于2021年回國發(fā)展。“科學無國界，科學家卻有祖國。把前沿技術寫在自己的故鄉(xiāng)熱土上，才是科研者的共同理想與不息使命?！边@時，香港理工大學以其鮮明的特色與“研以致用”的辦學理念與馬源一拍即合。多番了解下，他決意加入其隊伍。

在香港理工大學的研究工作中，馬源始終認為當前“觸覺革命”的挑戰(zhàn)主要源于交互技術。首先，信息獲取的效率與質(zhì)量仍然有限。當前，除視覺外，輔助技術大多都通過語音等方式進行信息傳遞。這種交互方式使得用戶被迫接受信息，效率方面存在顯著問題。其次，語音等方式傳遞消息的認知負擔較高，用戶須在腦中不斷整合、記憶、回憶、比對信息。另一方面，從硬件角度來看，要將解決上述挑戰(zhàn)的技術集成到可穿戴設備中，其實時性和舒適性仍然需要權(quán)衡。因此，未來需要在感知智能、交互設計、硬件集成和用戶體驗等多個層面協(xié)同發(fā)展，讓輔助技術不僅是“可達”，而且更應“貼近用戶”。

于是，一個顛覆性設計框架——用觸覺同步AI視覺、用手勢操控信息流，由馬源團隊提出。這是一種利用大視覺語言模型（LVLM），產(chǎn)生能夠?qū)崟r解析圖像的技術與產(chǎn)品——它可依靠手勢交互，只需單手指尖滑動，便可調(diào)節(jié)語音速度，握拳暫停；在聽覺上，采用聽覺主旋律（整體描述）+觸覺重音（關鍵數(shù)據(jù)定位）的模式，打破了單一感官的局限。這讓視障人群能真正“觸摸”到數(shù)字世界，“聽”懂動態(tài)視頻的跌宕起伏。此項成果作為前瞻性研究，由《自然》子刊《自然綜述·電氣工程》（Nature Reviews Electrical Engineering）發(fā)表。

此項成果也將被陸續(xù)應用至元宇宙等方面的深度研究中。2024年，一篇發(fā)表在學術期刊《設備》（Device）上的前瞻性文章記錄了馬源團隊的思考，題為《推進觸覺接口技術在元宇宙中的沉浸式體驗應用》（Advancing Haptic Interfaces for Immersive Experiences in the Metaverse）。聯(lián)合西湖大學、北京航空航天大學及上海交通大學等多家高校，他們共同總結(jié)了觸覺反饋技術在虛擬現(xiàn)實（VR）和增強現(xiàn)實（AR）中的挑戰(zhàn)，并展望了技術的應用前景，為更多的研究者和開發(fā)者提供了寶貴洞見。

“香港理工大學有其獨到優(yōu)勢和獨特的發(fā)展節(jié)奏。”馬源如此評價。2024年，香港理工大學與惠州市人民政府、大亞灣開發(fā)區(qū)簽訂協(xié)議，共建香港理工大學大亞灣技術創(chuàng)新研究院（以下簡稱“研究院”）；同年9月，研究院正式掛牌成立。雖然距今僅短短1年，但四大研究中心——新材料與新能源研究中心、綠色化學與可持續(xù)催化中心、綠色與智能制造研究中心、空間計算與影像研究中心已然并肩而立，且始終秉持著“灣區(qū)共創(chuàng)、協(xié)同發(fā)展”的原則，積極構(gòu)建“技術研發(fā)—成果轉(zhuǎn)化—產(chǎn)業(yè)應用”全鏈條創(chuàng)新生態(tài)，協(xié)同打造粵港澳大灣區(qū)科創(chuàng)共同體。

更為可喜的是，馬源在研究院內(nèi)積極推進產(chǎn)業(yè)落地，全力開發(fā)新一代觸覺交互產(chǎn)品。眼下，他已有5項發(fā)明專利提交申報，由他和團隊設計的產(chǎn)品也即將在設計領域在線雜志《設計牛奶》（Design Milk）亮點報道。“未來，我們還將著重調(diào)整多感官整合與認知負荷的動態(tài)平衡，以及材料與算法的協(xié)同設計：如柔性電子皮膚與AI算法的融合，實現(xiàn)更自然的觸覺紋理模擬，致力于實現(xiàn)AI驅(qū)動的觸覺反饋與大視覺語言模型的深度融合。”馬源補充道。他深知，觸覺技術與現(xiàn)實生活的融合之路漫長且充滿挑戰(zhàn)。人們的需求會不斷出現(xiàn)，相關模型也會在實踐中持續(xù)優(yōu)化。他始終相信，只要科技向善，觸覺技術必將迎來充滿生機的新時代。

專家簡介

馬源，長期從事人機界面的微納尺度力學和摩擦學行為、觸覺超材料開發(fā)、駐極體壓電材料可穿戴設備，以及人工智能在人機交互中的應用等研究，尤其致力于開發(fā)高效、寬帶、可靠的先進人機機械界面，以實現(xiàn)人機通信，重點研究觸摸界面中的多物理場相互作用、建立皮膚的非線性和摩擦學模型、開發(fā)下一代觸覺表面和觸覺執(zhí)行器，以及人工智能（AI）的應用。他分別于2011年和2013年在北京清華大學獲得機械工程與材料科學專業(yè)的學士和碩士學位；2018年，在加州大學伯克利分校獲得機械工程博士學位。在2021年加入香港理工大學之前，他在得克薩斯A&M大學擔任博士后研究員。