觸覺科技新突破：AI讓3D列印物件「摸起來」更真實

在好萊塢特效到產品設計等眾多產業中，3D建模工具通常透過文字或影象指令來控制視覺外觀的各個面向，例如顏色與形狀。雖然這種方式作為初步接觸點很合理，但這些系統由於忽略了人類體驗的核心——觸覺，其真實感仍存在侷限。

實體物件的獨特性關鍵在於其觸覺特性，例如粗糙度、凹凸感，或是木材、石材等材質的觸感。現有建模方法通常需要專業的電腦輔助設計知識，且鮮少支援對物理世界感知至關重要的觸覺反饋。

有鑑於此，MIT電腦科學與人工智慧實驗室（CSAIL）的研究團隊開發出一套新系統，能透過影象指令來設計3D模型，精準複製視覺外觀與觸覺特性。這項研究成果已發表在arXiv預印本伺服器上。

CSAIL團隊開發的TactStyle工具，讓創作者能根據影象來設計3D模型，同時整合預期的材質觸感。這套工具將視覺與幾何設計分開處理，僅需單一影象輸入就能複製視覺與觸覺特性。

論文第一作者、博士生Faraz Faruqi表示，TactStyle應用範圍廣泛，從居家裝飾、個人配件到觸覺學習工具都能發揮作用。使用者可下載基礎設計（例如Thingiverse上的耳機架），再依喜好自訂風格與質感。

在教育領域，學生不用離開教室就能探索世界各地的不同質感；在產品設計方面，設計師能快速列印多個版本來調整觸感品質，使原型製作更加便利。

傳統複製材質的方法需要使用GelSight等特殊觸覺感測器，實際觸碰物件來捕捉表面微觀幾何的「高度場」。但這需要實體物件或其表面記錄才能進行複製。TactStyle則讓使用者能透過生成式AI，直接從材質影象產生高度場。

在Thingiverse等3D列印平臺上，要個別修改設計相當困難。若使用者缺乏足夠技術背景，手動修改設計甚至可能導致檔案無法列印。這些因素促使Faruqi思考如何開發能高階自訂下載模型，同時保持功能完整的工具。

實驗顯示，TactStyle在建立材質視覺影象與高度場之間的準確關聯上，表現遠優於傳統設計方法。一項心理物理學實驗證實，使用者認為TactStyle產生的質感，無論在視覺輸入預期的觸覺特性或原始材質觸感上都相當相似，創造出統一的觸覺與視覺體驗。

研究團隊未來計劃擴充套件TactStyle功能，利用內建材質的生成式AI來創造新穎3D模型。他們也將研究「視覺-觸覺錯配」現象，創造出違反傳統預期的材質體驗，例如看起來像大理石但摸起來像木材的物件。

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