Ein Forschungsteam der Queen Mary University of London und des University College London hat kürzlich Forschungsergebnisse veröffentlicht, die zum ersten Mal darauf hinweisen, dass Menschen über eine bisher unerkannte sensorische Fähigkeit verfügen könnten – „Fernberührung“, das heißt, sie können die Existenz eines Zielobjekts durch schwache mechanische Störungen im Medium spüren, bevor sie es direkt kontaktieren. Man geht davon aus, dass diese Entdeckung den traditionellen kognitiven Rahmen menschlicher Berührung als „nur enger und notwendiger Kontakt“ verändert hat und voraussichtlich neue Ideen für die Gestaltung von Robotik und verschiedenen Hilfsgeräten liefern wird.
Während menschliche Berührungen lange Zeit als ein kurzreichweitiger Sinn angesehen wurden, der stark auf dem direkten Haut-zu-Objekt-Kontakt beruht, hat die Forschung darüber, wie Tiere die Welt wahrnehmen, nach und nach unterschiedliche Beweise erbracht. Es wurde beispielsweise festgestellt, dass einige Küstenvögel wie Strandläufer und Regenpfeifer in der Lage sind, unter dem Sand vergrabene Beute zu lokalisieren, indem sie äußerst subtile mechanische Störungen im Sand wahrnehmen, ein Vorgang, der als Langstreckenberührung bekannt ist. Wenn sich Objekte in der Umgebung bewegen, werden bei diesem Mechanismus kleine Druckänderungen oder Bewegungsreflexe im körnigen Medium erzeugt, und Tiere erfassen diese Signale über ein hochempfindliches taktiles System.
Die neueste Forschung wirft auf dieser Grundlage die Frage auf: Verfügt der Mensch über ähnliche Fähigkeiten? Über den relevanten Versuchsaufbau und die Ergebnisse berichtete das Forschungsteam auf der IEEE „International Conference on Development and Learning“ (ICDL) 2025. In dem Experiment wurden die Probanden gebeten, mit ihren Fingern sanft über eine mit Sand gefüllte Kiste zu gleiten und vor dem Berühren des Zielobjekts zu versuchen, festzustellen, ob sich ein Block an einer festen Position in der Kiste befand. Das Forscherteam kontrollierte die Position der Blöcke und nutzte LED-Lichtstreifen, um die Streichbewegungen der Probanden zu steuern und so ihre Urteilsleistung systematisch aufzuzeichnen.
Experimentelle Ergebnisse zeigten, dass menschliche Teilnehmer in der Lage waren, das Vorhandensein vergrabener Blöcke mit deutlich besserer als zufälliger Genauigkeit zu erkennen, ohne sie direkt zu berühren. Das bedeutet, dass ein menschlicher Finger, wenn er über die Sandoberfläche streicht, tatsächlich sehr kleine Änderungen in der Richtung oder im Widerstand der Sandkörner spüren kann, die auf das Vorhandensein des Feststoffs darunter zurückzuführen sind. Weitere physikalische Modellierungsanalysen zeigten, dass die Empfindlichkeit dieser Wahrnehmungsfähigkeit nahe an der von der Theorie vorhergesagten mechanischen Reflexionserkennungsgrenze liegt, was zeigt, dass das taktile System der menschlichen Hand weitaus verfeinert ist als das „Grobe“ im traditionellen Verständnis.
Um die Leistung von Menschen und Maschinen bei der Fernberührung zu vergleichen, entwarf das Team außerdem parallele Roboterexperimente. Im Roboterexperiment verwendeten die Forscher einen UR5-Roboterarm, der mit einem taktilen Sensor ausgestattet war, um auch im Sand vergrabene Blöcke zu erkennen, und verwendeten einen LSTM-Algorithmus (Long Short-Term Memory), um die Sensordaten zu lernen und zu beurteilen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Urteilsgenauigkeit des menschlichen Subjekts innerhalb des theoretisch erfassbaren Bereichs etwa 70,7 % beträgt. Obwohl der Roboter bei der durchschnittlichen Erkennungsentfernung einen leichten Vorteil hat, beträgt die Gesamtgenauigkeit aufgrund der höheren Fehlalarme nur 40 %.
Die Forscher wiesen darauf hin, dass die Leistung beider sehr nahe an der vom physikalischen Modell vorhergesagten maximalen Empfindlichkeitsgrenze liegt, was die „physikalische Grenze“ der Fernberührung in granularen Medien bestätigt. Bemerkenswerter ist, dass es eine positive Wechselwirkung zwischen menschlichen und maschinellen Experimenten gibt: Menschenexperimente liefern Inspiration für Strategien des maschinellen Lernens, und die Leistung von Maschinen hilft Forschern, menschliche Verhaltensdaten aus einer neuen Perspektive zu interpretieren. Das Forschungsteam ist davon überzeugt, dass diese Kombination aus Psychologie und Robotik das Potenzial interdisziplinärer Zusammenarbeit in der kognitiven Grundlagenforschung und technologischen Innovation zeigt.
Chen Zhengqi, der Erstautor der Arbeit und Doktorand am Advanced Robotics Laboratory der Queen Mary University of London, sagte, dass diese Entdeckung neue Wege für die Entwicklung von Werkzeugen und unterstützenden Technologien eröffnet, die die taktilen Fähigkeiten des Menschen erweitern können. Beispielsweise können in Zukunft hochentwickelte Detektionsgeräte für archäologische Ausgrabungen entwickelt werden, um im Sand vergrabene Ziele zu lokalisieren, ohne kulturelle Relikte zu zerstören. Es wird erwartet, dass das gleiche Prinzip auch für die Erkundung von Kies auf der Oberfläche von Sternen wie dem Mars oder für Such- und Rettungseinsätze in Sandumgebungen am Meeresboden verwendet wird, wodurch es sicherer und effizienter wird, „blinde Erkundungsmissionen“ in Umgebungen mit eingeschränkter Sicht oder sogar gefährlichen Bedingungen durchzuführen.
Studienleiterin Elisabetta Versace, leitende Dozentin für Psychologie am Prepared Minds Laboratory der Queen Mary University of London, wies darauf hin, dass dies das erste Mal sei, dass Fernberührungen am menschlichen Körper systematisch untersucht wurden, und es wird vermutet, dass die Grenzen des „Wahrnehmungsbereichs“ des Menschen (das sogenannte rezeptive Feld) möglicherweise weit über das hinausgehen, was bisher bekannt war. Sie glaubt, dass diese Arbeit nicht nur das theoretische Verständnis menschlicher Wahrnehmungssysteme erweitert, sondern auch neue Ideen dafür liefert, wie Menschen mit komplexen Umgebungen interagieren.
Lorenzo Jamone, Co-Autor der Arbeit und außerordentlicher Professor für Robotik und künstliche Intelligenz am University College London, betonte, dass das Besondere an dieser Studie darin besteht, dass sich menschliche Experimente und Roboterexperimente gegenseitig „leihen“. Seiner Ansicht nach hilft diese Art der bereichsübergreifenden Zusammenarbeit Forschern nicht nur, die noch zu entdeckenden sensorischen Fähigkeiten des Menschen zu identifizieren, sondern legt auch den Grundstein für die Entwicklung von Robotern mit menschenähnlicher taktiler „Intuition“. Mit der weiteren Entwicklung von Sensortechnologie und Algorithmen wird erwartet, dass die Fernberührung in Zukunft zu einer der wichtigen Fähigkeiten von Robotern wird, um Aufgaben in extremen Szenen wie Dunkelheit, Trübung und tiefer Verschüttung zu erledigen.
Die Forschung trägt den Titel „Exploring Tactile Perception for Object Localization in Granular Media: A Human and Robotic Study“ und wurde in den Proceedings of the 2025 IEEE International Conference on Development and Learning veröffentlicht. Die Studie umfasste zwei Kernexperimente: eines konzentrierte sich auf die Beurteilung der Empfindlichkeit menschlicher Fingerspitzen gegenüber taktilen Hinweisen von im Sand vergrabenen Objekten und das andere verwendete einen mit Haptik ausgestatteten Roboterarm in Kombination mit einem Langzeit-Kurzzeitgedächtnismodell, um festzustellen, ob das Ziel existiert oder nicht. Das Forschungsteam gab an, dass Folgearbeiten die Leistung der Fernberührung in anderen Medien (wie Erde oder Mischungen unterschiedlicher Partikelgrößen) weiter untersuchen und das Potenzial dieser Fähigkeit für praktische Anwendungen im täglichen Leben und bei beruflichen Aufgaben bewerten werden.