刺激參數空間與知覺
編碼是一個從刺激參數空間——哪個電極、振幅、脈衝寬度、頻率與時間樣式——到具有三種屬性之意識知覺的對映：位置、性質（壓覺、刺麻、振動）與強度。位置屬性大致由解剖固定：刺激某個位置會在（幻肢或真實）手部的特定區塊誘發感覺，也就是該電極的投射感受區，這是體感覺定位組織所致。
強度是你主動調節以傳達力量的參數。經驗上，感知到的量值會隨刺激振幅上升，並在一定範圍內隨頻率上升。此關係是壓縮性的——是冪律而非直線——這正是感覺量值估計的典型形式。
ICMS 知覺的心理物理學
\psi = c\,(I - I_{\mathrm{th}})^{\beta}ICMS 的史蒂文斯冪律：感知強度 \psi 是電流超出偵測閾值後的壓縮性冪次（通常 \beta<1）。逐電極校準 c, \beta 能讓你設定目標知覺量值。
刺激感覺有多強，隨「電流超出剛好可偵測閾值多少」的冪次成長。由於這個指數通常小於 1，把超閾電流加倍，感覺強度卻不到兩倍——知覺會被壓縮，就像真實感官一樣。
- \psi
- 感知強度——感覺有多強。
- c
- 逐電極校準的縮放常數。
- I - I_{\mathrm{th}}
- 超出偵測閾值的電流——超過「剛好察覺」的驅動量。
- \beta
- 指數；小於 1 會讓反應具壓縮性。
當 \beta \approx 0.5，從稍高於閾值增至四倍，感覺強度也只加倍。
\frac{\Delta I}{I} \approx \text{const} \quad (\text{Weber fraction})可辨別性遵循韋伯定律：電流的最小可覺差約為基準的固定比例，因此一個通道只能支撐少數幾個能可靠區分的強度階。
你能察覺的最小電流變化，是目前電流量的固定百分比——而不是固定的絕對量。因此在較高電流下，要感到差異就得跳更大步，這代表一個電極只能提供少數幾個能可靠區分的強度階。
- \Delta I
- 最小可覺的電流變化——你能感覺到的最小一步。
- I
- 你目前輸送的基準電流。
- \Delta I / I
- 韋伯比例——在各強度下大致固定。
若韋伯比例約為 0.1，電流要變動約一成，才會感覺不同。
編碼模型：仿生對線性
最簡單的感覺編碼模型是線性的：讓 ICMS 振幅正比於量測到的接觸力。它可行，但忽略了真實傳入纖維的行為方式。自然的觸覺神經在接觸的起始與結束時反應最為劇烈——它們由暫態主導，而非穩定壓力。仿生編碼器刻意重現該動態，在力量變化時增強刺激。
A(t) = w_{p}\, f(t) + w_{d}\,\big\lfloor \dot f(t) \big\rfloor_{+}一條仿生振幅律：一個壓力項 w_p f(t) 加上一個強調接觸暫態的整流導數項 \lfloor \dot f \rfloor_{+}，呼應自然傳入纖維的起始爆發。
要感覺自然，刺激應該把「壓得多用力」的訊號和「剛剛是否有變化」的訊號混合起來。那個整流導數項只在接觸的一瞬間發作，呼應真實觸覺神經在接觸開始時的爆發。
- A(t)
- 隨時間要輸送的刺激振幅。
- f(t)
- 此刻所感受到的壓力或力量。
- \dot f(t)
- 壓力變化得多快——它的變化率。
- \lfloor \cdot \rfloor_{+}
- 整流器，只保留正的部分（接觸起始，而非放開）。
- w_p,\ w_d
- 平衡穩定壓力與其變化的權重。
穩定按壓由壓力項給出固定的 A，而接觸的瞬間則由導數項加上一記額外的衝擊。
# biomimetic ICMS amplitude from contact force f(t) df = np.gradient(f, dt) # force derivative transient = np.clip(df, 0, None) # onset-emphasizing (positive part) A = w_p * f + w_d * transient # stimulation amplitude (uA) A = np.clip(A, A_detect, A_max) # keep inside the usable window freq = 100 # fixed pulse rate; amplitude-coded
這套機制同時支撐著用於觸覺重建的體感覺 ICMS與人工本體感覺，後者以刺激編碼肢體位置或動作而非皮膚接觸。實務上，編碼器要逐電極對照受試者自身的心理物理回報加以校準——並沒有一張通用的查找表。
失效模式：適應與漂移
持續不變的 ICMS 知覺會衰退：把振幅維持固定，感覺會在數秒內減弱或消失，這是一種知覺適應。這又是採用強調暫態之仿生編碼器的另一個論據——一個持續變化的知覺才會持續被感覺到。偵測閾值本身也會在數日到數週間漂移，因此編碼器需要週期性的重新校準。
當重建原生感覺形態不可能時，感覺替代會把資訊改寫到另一個通道——例如把握力以完整皮膚上的振動、或以聽覺或視覺提示來傳達。回饋形態本身就是一個設計選擇：ICMS 提供感覺自然、具體感覺定位的知覺，但屬侵入式；周邊振動觸覺替代是非侵入式的，但必須當作一套新編碼去學習。