Взаимодействие человека и компьютера и perceptual computing

 

«Видимый звук» - концепт мобильника для глухих.

 

Похожий  на  свиток XXI века,  «Видимый звук» разворачивается  в стороны,

 

раскрывая прозрачный сенсорный экран. «Клавиши» можно нажимать с любой стороны экрана. Пользователь печатает свои слова, а телефон сам преобразует их в звуки для человека, находящегося на другом конце провода.

 

Одновременно все,  что  говорит  собеседник,  преобразуется  в  текст.

 

Звучит времязатратно и довольно сложно, но позволяет общаться более простым способом, отказавшись от традиционных текстовых сообщений. Не совсем ясно, какие материалы будут использоваться для изготовления экрана,

 

но не стоит вдаваться в такие подробности: выглядит концепт ужасно футуристично и, если он способен решить проблемы глухих, он уже стоит того,

 

чтобы быть воплощенным.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

 

9. Перчатки ACCELEGLOVE

 

Оснащенные датчиками движения перчатки предлагают новый способ взаимодействия человека с компьютером - без привычных мыши и клавиатуры.

 

В конце мая этого года инновационная компания AnthroTronix представила первую коммерческую версию «интерактивных перчаток» AcceleGlove. Это, на первый взгляд, не очень значительное событие может совершить революцию в мире персональных компьютеров.

 

Дело в том, что перчатки способны «улавливать» и преобразовывать в команды движения не только рук, но и отдельных пальцев. Вдобавок, все аналогичные продукты, которые до сих пор нашли применения лишь в системах виртуальной реальности, стоят от 1 до 5 тыс. долларов, тогда как AcceleGlove обойдутся всего в 499. Наконец, эти перчатки полностью настраиваются, и любой пользователь может создать несложный алгоритм, с помощью которого они позволят работать с любой программой. Посмотрим же, что за решения и технологии скрываются у них внутри.

 

Основное -   это акселерометры,   датчики,   измеряющие   ускорение,

 

расположенные на тыльной стороне ладони и на внешних сторонах каждого пальца. Они способны давать информацию о движении в трех измерениях и получать данные о положении всей кисти и каждого пальца с точностью до нескольких градусов.

 

Эта информация передается на легкую электронную плату, вмонтированную в

 

AcceleGlove с тыльной стороны. Каждое движение и жест - сжатие руки в кулак, вытягивание раскрытой ладони вперед и так далее - поступает сюда и,

 

преобразованное в команды, затем подается на компьютер через обычное USB-

 

соединение. Кстати, и питание перчатка получает через USB-кабель, ей не нужно ни дополнительного электрического шнура, ни батареек. В итоге весит каждая перчатка всего 54 г.

 

Дополнительную информацию о положении рук AcceleGlove получает через дополнительную систему акселерометров. Она состоит из растяжимых

 

17

 

браслетов, которые надеваются на запястья и над локтем и способна фиксировать даже вращательные движения руки, ее положение относительно плеч и всего тела. Подключается все к тому же единому шнуру USB и,

 

разумеется, система способна работать одновременно с парой перчаток и всеми дополнительными браслетами.

 

Предлагаемое в комплекте с перчатками программное обеспечение позволяет адаптировать их для работы с самыми разными приложениями. Знать языки программирования даже необязательно. К примеру, можно записать отдельные движения, как будто на магнитофон, и связать их с определенными командами.

 

ПО способно узнать и запомнить сотни жестов, но по желанию чувствительность их распознавания можно снизить. К примеру, для детских компьютерных игр может быть достаточно не слишком много, а для дистанционного управления сложным манипулятором робота понадобится куда больше.

 

 

BLUETOOTH - кольцо

 

качестве контроллеров кольца используются уже достаточно давно, правда,

 

как правило, функциональность каждого из них ограничивалась какой-нибудь одной задачей типа открывания двери гаража. Однако теперь появилось универсальное кольцо Ring от калифорнийской компании Logbar, которое позволяет осуществлять дистанционное управление самыми разными приборами.

 

С помощью специальных датчиков аксессуар отслеживает положение пальца в пространстве и передает эти движения выбранному устройству. Так, например,

 

подняв палец вверх, можно прибавить громкость в плеере, а изобразив какую-

 

нибудь надпись - проверить почту. В комплекте предлагаются приложения для iOS и Android, позволяющие настроить жесты по собственному желанию и в неограниченных количествах.

 

 

 

 

18

 

Устройство протестировано  и  успешно  работает  с  iPhone,  Android-

 

смартфонами, Google Glass, Windows PC, а также рядом сервисов типа Twitter, Facebook и Evernote. Кроме того, кольцо снабжено светодиодными индакаторами и вибромотором для различных оповещений.

 

 

 

11. Смарт - перчатка

 

Разработчикам удалось создать такую гибкую микросхему, нанося тончайшие нити золота (в качестве проводника) на упругую полимерную основу. По их словам, прототип можно взять и растянуть в длину процентов на 20 без каких-

 

либо последствий для его производительности.

 

Тянется, гнется, скручивается и мнется: продемонстрирован прототип гибкой и упругой микросхемы, которая может привести к созданию совершенно новых типов портативной электроники.

 

Один из нескольких центров исследований и разработки Nokia находится в Кембридже и работает в сотрудничестве с учеными знаменитого университета. 25 специалистов Nokia Research Center Cambridge заняты, в основном,

 

нанотехнологиями, или, по выражению его главы Тапани Рахэнена (Tapani Ryhänen), «инженерией в малом масштабе». Напрямую увидеть результат этой работы мы вряд ли сможем - но обязательно почувствуем его:

 

портативная электроника будущего станет совсем другой.

 

Хорошая иллюстрация этому - проект «электронной кожи», которая разрабатывается в центре. Сегодня практически любая электроника, в том числе и мобильная, включает жесткие кремниевые микросхемы. В будущем она станет гибкой и упругой, что позволит в корне пересмотреть традиционные форм-факторы, в которых создаются телефоны, смартфоны и коммуникаторы.

 

Их можно будет растягивать и мять, скручивать и вообще делать все, что угодно, в пределах разумного и УК. Все это позволит создать устройства,

 

например, носимые на манер перчаток.

 

И прототип подобной системы уже имеется. Разработчикам удалось создать такую гибкую микросхему, нанося тончайшие нити золота (в качестве проводника) на упругую полимерную основу. По их словам, прототип можно взять и растянуть в длину процентов на 20 без каких- либо последствий для его производительности.

 

12. Хептика - технология осязания

 

Мы присутствуем при зарождении технологий, построенных на осязании. Это и перчатки с экзоскелетом, способные дозировать усилие и реагировать на контакт, это и роботы-хирурги с дистанционным управлением, и сенсорные экраны, готовые ответить вашей руке на ее прикосновение. Давайте же обменяемся рукопожатиями с этим виртуальным миром!

 

Передо мной на столе устройство, которое и язык как-то не поворачивается назвать «джойстиком», хотя по сути это он, тот самый интерфейс. Впрочем,

 

тот,  да  не  совсем  -  теперь  это  изощреннейший  образец  нового  механизма,

 

которому суждено изменить сам характер общения между человеком и машиной. Мы находимся в лаборатории микродинамических систем в Питтсбурге, в Университете Карнеги-Меллон, а стоящий перед нами интерфейс называется так: «хептическое устройство на принципе магнитной левитации». Аппарат угнездился в чашеобразной лунке посреди стола. Его пластиковая рукоятка торчит посреди ярко раскрашенных красных и синих магнитных вкладышей. На прикосновение устройство отвечает едва заметным гуденьем и подрагиванием.

 

Маленький сферический курсор на мониторе парит над равниной, утыканной какими-то небольшими корявыми конусами. С помощью джойстика я могу обследовать трехмерный ландшафт как бы на ощупь. Если я нажму на джойстик сверху вниз, крошечная летающая сфера сбросит высоту. Вот я уже тащу свой шарик прямо по ухабистой скалистой равнине, и рукоятка подрагивает в ладони. На удивление весело и смешно. Меня трясет, покуда я тащусь над кучкой пирамидок, потом плавно скольжу над равниной и тут - бэмц! - врезаюсь в массивную стенку. Я чувствую, как джойстик

 

22

 

сопротивляется моей руке. Каждый участок в этой виртуальной игре - игровая площадка со своей собственной фактурой, и хептический контроллер как-то ухитряется переводить текстуру поверхности в такое поведение джойстика,

 

которое вы можете почувствовать собственной рукой. Из всех данных нам чувств больше всего мы склонны игнорировать осязание, но теперь техника добралась и до него.

 

Хептика - это огромный мир с безграничными перспективами. От областей науки и техники, связанных с чувством осязания, тянутся практические применения, внедряющиеся во все сферы жизни - от портативных электронных устройств до роботов с дистанционным управлением. Однако за пределами научно-инженерного сообщества пока еще с этим направлением практически никто не знаком. «Люди даже не знают такого слова - хептика», - говорит Ральф Холлис, руководитель лаборатории микродинамики. Мы уже избалованы электронными устройствами, способными радовать и изумлять глаз и ухо почти неотличимой имитацией действительности, и на этом фоне уделом хептики представляются относительно незамысловатые сферы применения - погромыхивающие пульты для видеоигр да виброзуммеры, предваряющие в мобильнике обычный звуковой сигнал. «Только сейчас настало время перейти от простых клавиатур и механических переключателей к сенсорным экранам и прочим поверхностям, реагирующим на прикосновение, - говорит Майк Левин,

 

вице-президент калифорнийской компании Immersion, специализирующейся на выпуске хептических интерфейсов. - Когда-то мы утратили связь с миром тактильных ощущений, а теперь пришло время вернуть его». Кроме того,

 

вокруг появляется множество игр и социальных сетей, щедро украшенных красивыми трехмерными декорациями, - в них уже трудно ориентироваться,

 

опираясь только на двумерный экран.

 

Если скрестить хептику с последними достижениями робототехники, мы получим отличные тренажеры для врачей - они позволят нарабатывать в виртуальной среде тончайшие навыки сложных операций. Сенсорная обратная

 

связь становится все более четкой, еще немного, и эта технология раскроет новые возможности перед дистанционно управляемыми аппаратами, позволит с большей уверенностью маневрировать и функционировать в далекой,

 

непривычной обстановке. Для успешной работы хептических механизмов от инженеров требуется тонкая настройка множества датчиков, приводных механизмов, магнитов и моторчиков, способных имитировать те фактуры и прикосновения, которые позволяют на ощупь пробираться по окружающему нас миру.

 

Хептическое устройство, которое мы видели в лаборатории микродинамики в Карнеги-Меллон, построено на принципе магнитной левитации и отлажено настолько точно, насколько это возможно при нынешнем уровне технологии.

 

Система магнитных связей дает мгновенную реакцию - без люфтов и запаздываний, столь характерных для механических систем силовой обратной связи. Данные по координатам и усилиям обновляются 3000 раз в секунду.

 

Устройство демонстрирует относительно высокую жесткость - порядка 400 Н

 

на 1 см, то есть вам не удастся, не заметить, когда ваш курсор упрется в препятствие. Единственный недостаток - ограниченный диапазон смещений.

 

Плавающий джойстик способен сдвигаться только на 1 см в каждом направлении и наклоняться всего на 140. Короче, размах движений аналогичен тем, какие мы совершаем, когда пишем карандашом по бумаге.

 

По словам Холлиса, устройство создано исключительно для лабораторных нужд, хотя общее значение этих исследований выходит далеко за рамки компьютерно-научных приложений. «Под флагом хептики объединились исследователи из трех различных научных дисциплин, - говорит он. - Это инженеры, чье дело конструировать новые механизмы, математики,

 

разрабатывающие эффективные алгоритмы, и психологи, старающиеся понять,

 

как же на самом деле действует чувство осязания».

 

Психолог Роберта Клацки, коллега Холлиса по Карнеги-Меллон, использует это магнитолевитационное хептическое устройство для собственных

 

22

 

исследований. Она тестирует добровольцев, выясняя, как человеку свойственно воспринимать такие ощущения, как, к примеру, шероховатость поверхности.

 

Клацки исполнена самых радужных надежд касательно потенциальных возможностей в использовании хептической обратной связи. Вот что она говорит о применении этой технологии при торговле через интернет: «Прежде чем заказать ткань и оплатить ее по электронной почте, вы сможете попробовать материал на ощупь». Более того, «хептика позволит формировать такие осязательные ощущения, которые, живя в нашем материальном мире, вы бы никогда не смогли пережить».

 

В бытовой электронике тактильная обратная связь должна выглядеть убедительно для пользователя и не противоречить самому характеру устройства. Чувство прикосновения делится на две категории - это тактильные ощущения через поверхность кожи (так мы ощущаем пупырчатую фактуру баскетбольного мяча) или более глубокие кинестетические импульсы,

 

поступающие от мускулов и сухожилий (так воспринимается удар по бейсбольному мячу, когда бита у нас в руках). Уже есть такое снаряжение для видеоигр (например, куртка TN Games 3rd Space и шлем HXT), где ощущения второго рода имитируются встроенным воздушным компрессором - когда летящая из экрана пуля попадает в игрока, он для убедительности получает в голову воздушный импульс под давлением в пару атмосфер. Впрочем,