Виртуальная периферия, или Новые способы управления компьютером
Гибрид авторучки и оптической мыши
То, что когда-то упоминалось лишь в научно-фантастических романах, сегодня становится реальностью: компьютеры, способные говорить и воспринимать голосовые команды, читать печатные тексты и рукописные записи, а также понимать язык жестов, становятся все ближе к повседневной жизни. Причем во многих случаях мобильный офис продолжает традиционно существовать по тем законам, что были выработаны за годы эксплуатации настольных систем.
сновными
инструментами для ввода информации в случае больших ее объемов по-прежнему являются
стандартная клавиатура и мышь. Но во многих случаях потребители не проявляют
интереса к мобильным технологиям как раз из-за несовершенства технологий ввода
информации. Именно это препятствие и пытаются преодолеть сегодня различные разработчики,
предлагающие владельцам мобильных устройств портативные решения, по уровню удобства
пользования конкурирующие с настольными продуктами.
Целый ряд компаний — от таких широко известных производителей мышей и клавиатур, как Logitech, до малознакомых Canesta (http://www.canesta.com/), Tyzx, Anoto(http://www.anoto.com/), а также такие гиганты, как IBM, Intel и Microsoft, работают в области естественных интерфейсов и нетрадиционных способов ввода данных. Например, Intel занимается компьютерным зрением, что со временем позволит управлять компьютером при помощи жестов. Проекты, связанные с технологией распознавания рукописного текста, есть практически во всех крупных компаниях, а сейчас в продаже стали появляться и виртуальные клавиатуры, мыши и даже такие экзотические средства управления, как перчатки с датчиками, следящими за изгибом пальцев.
IBM разработала переводчик ViaVoice, новое лингвистическое ПО, позволяющее карманным ПК переводить с английского языка на французский, немецкий, итальянский и испанский.
А вот компания Tyzx занимается системой распознавания образов, которая может
разглядеть ножку стола и не запутаться в узоре обоев на противоположной стене.
Она позволяет выделить интересующую вас часть изображения, причем получить картину,
содержащую не только цвет каждого элемента, но и расстояния до него. В основе
разработки Tyzx лежит специализированный чип, выполняющий так называемый алгоритм
распознавания (census correspondence) и быстро обнаруживающий подобие в двух
потоках видеоизображений, разбитых на квадраты. 33-мегагерцевый чип DeepSea
способен выполнять такое сравнение над изображениями размером 512×512
пикселов 125 раз в секунду, но потребляет при этом гораздо меньше энергии, чем
универсальные процессоры вроде Intel Pentium. Еще одна важная разработка, необходимая
для решения задач Tyzx, — это чувствительные сенсоры для камер, выполненные
на базе сравнительно недорогой технологии КМОП (CMOS), применяемой в большинстве
компьютерных микросхем. Современные цифровые камеры используют более дорогую
и энергоемкую технологию ПЗС — приборов с зарядовой связью (CCD). 
Tyzx — не единственная компания, делающая свой бизнес на компьютерном стереозрении. Скажем, Microsoft Research (http://research.microsoft.com/vision/ImageBasedRealities) работает над технологией, извлекающей 3D-информацию из двумерных изображений. А Point Grey Research (http://www.ptgrey.com/) уже выпустила на рынок стереокамеру, для выполнения алгоритмов которой, однако, требуется полноценный компьютер. Японская фирма ViewPlus (http://www.viewplus.co.jp/), сотрудничающая с Point Grey Research, объединила целые 60 камер в сферическую систему, выдающую одновременно 20 потоков видеоинформации.
Все это подготавливает хорошую основу для перехода к новым, необычным для нынешнего пользователя технологиям ввода информации и управления компьютерами.
 |
|
Гибрид авторучки и оптической мыши
акого
рода монстры, к тому же снабженные памятью, высокоскоростным процессором для
распознавания текстов и беспроводным интерфейсом, выпускаются сразу несколькими
компаниями. Эти гибриды снимают траекторию движения пера, распознают ее, запоминают,
а затем передают в компьютер все то, что написал пользователь.
Компания Logitech представила цифровую ручку Io, которая не отличается по размерам
от обычной шариковой, но когда ее владелец что-то записывает ею, то она переводит
написанное в цифровую форму и запоминает. При этом писать необходимо на специальной
бумаге с нанесенной на ней невидимой человеческому глазу разметкой. Для захвата
изображения используется оптический сенсор, подобный тому, что устанавливается
в популярных сегодня оптических мышах. Памяти у такой ручки хватает на 40 страниц
рукописного текста. К сожалению, записи в этой ручке в текстовый формат не преобразуются
и хранятся в графических файлах, которые можно будет ввести в компьютер по USB-кабелю.
Возможно, Logitech реализует преобразование в текст в следующих версиях ручки
Io, если таковые появятся (что, кстати, существенно повысит не только емкость
хранимой в ручке информации, но и общую привлекательность изделия).
USB-кабель подключается к специальной интерфейсной «чернильнице», в которую вставляется ручка для обмена данными. Графический файл с рукописными заметками можно затем добавить в какой-нибудь документ или присоединить к письму электронной почты.
Несмотря на кажущуюся простоту и ограничения устройства, стоит оно довольно дорого: в комплекте со специальным блокнотом и «чернильницей» оно продается примерно за 200 долл., а сменные блокноты к нему добавят еще по 10 долл. при интенсивной эксплуатации. Почему Logitech решила не включать в комплект Io программное обеспечение для автоматического распознавания рукописного текста — непонятно.
В принципе, никакого особого технологического прорыва Io не демонстрирует — подобные продукты уже предлагались и ранее, например CrossPad компании A.T. Cross и ThinkPad TransNote от IBM (это портативные компьютеры с цифровым пером и прилагаемым блокнотом), однако Io в 2-3 раза дешевле.
Еще более интересный проект предлагает шведская компания Anoto, которая разработала ручку, способную заменить и клавиатуру, и другие устройства ввода информации.
На первый взгляд, сконструированная разработчиками Anoto ручка напоминает обычную шариковую, правда, несколько толстоватую на вид. Однако «начинка» этого устройства больше похожа на мини-компьютер, чем на обычную письменную принадлежность.
В корпусе ручки размещены цифровая видеокамера, графический процессор, элемент питания, память и передатчик, который осуществляет беспроводную передачу данных в компьютер. Включение-выключение осуществляется путем снятия-надевания колпачка. При этом, как и в обычной шариковой ручке, в головке этого устройства находится тюбик чернил, так что можно без особого напряжения пользоваться им как обычным пером и при необходимости показать написанное.
Писать можно на бумаге, которая размечена особым образом. Внешне такая бумага практически ничем не отличается от обычной и стоит немногим дороже. В процессе письма камера в ручке производит инфракрасные снимки с частотой более 50 раз в секунду, после чего информация обрабатывается графическим процессором и запоминается или посылается на подходящее устройство, например на персональный компьютер или ноутбук. Память самого устройства может сохранять информацию о нескольких страницах рукописного текста. Так, например, для того чтобы послать e-mail, достаточно черкнуть текст от руки, после чего сделать отметку на специальном участке этого листа. После этого можно даже не подходить к компьютеру — сообщение отправлено. Допускается существование различных схем расположения служебных полей. Например, на листках записной книжки Anoto могут быть дополнительные поля, при пометке которых написанное отправляется по электронной почте, SMS или по факсу.
Впервые проект Anoto был реализован компанией Sony в ручке, которая называлась Sony Ericsson Chatpen, затем было установлено сотрудничество с компаниями Logitech, MeadWestvacod и Microsoft. Сейчас Anoto Group заключила соглашение с японской компанией Hitachi Maxell, которая будет производить ручки для цифрового ввода рукописной информации в компьютеры и другие устройства. Hitachi Maxell планирует выпускать цифровые ручки на базе второй версии платформы Anoto. Она позволяет использовать для передачи информации интерфейсы Bluetooth или USB, а также обеспечивает работу с большим количеством различных устройств. Hitachi Maxell планирует самостоятельно проектировать и изготовлять ручки Anoto по заказам других компаний. Эти устройства будут предназначаться как для корпоративных, так и для индивидуальных пользователей. Поставки первых электронных ручек производства Hitachi Maxell начнутся во втором квартале 2003 года.
В настоящее время технологии Anoto используют уже несколько фирм. Например, цифровые ручки выпускает компания SonyEricsson, а компания 3M производит специальный вариант своей клеящейся бумаги для заметок — Digital Post-it Notes.
Чтобы компенсировать отсутствие программ для распознавания текстов, можно обратиться к разработкам молодой компании Ecrio (http://www.ecrio.com/), представившей программное обеспечение для обмена текстовыми сообщениями в реальном времени с использованием распознавания рукописного текста.
В той же области работает компания Pen&Internet, которая создала программу Advanced Notes Recognition, способную распознавать геометрические формы и рукописный текст.
В игру вступила и компания Microsoft, реализовав в своем ПО Windows XP Tablet PC (его начали устанавливать на новые ноутбуки в конце прошлого года) еще одну попытку улучшения пользовательского интерфейса для цифрового пера и распознавания рукописного текста. Кроме того, компания Microsoft планирует учесть опыт концептуальной разработки виртуальной ручки Anoto в дальнейшем продвижении своей платформы .NET.
|
|
Клавиатуры из воздуха
ногие
компании пытаются сегодня создавать различные варианты виртуальных клавиатур,
и, по понятным причинам, далеко не у всех это сразу хорошо получается.
Однако недавно мало кому известная ранее компания Canesta, занимающаяся разработками
интегральных микросхем, выпустила набор компонентов, который наделяет компьютеры
способностью понимать жесты. Миниатюрные устройства с таким чипсетом смогут
проектировать изображение полноразмерной клавиатуры и мыши, а затем при помощи
трехмерного сенсора переводить движения рук и пальцев в набираемые символы и
манипуляции мышью. Эту концепцию в своих виртуальных клавиатурах используют
и другие компании, но Canesta планирует продавать именно наборы комплектующих
производителям различных портативных устройств, сотовых телефонов и планшетных
ПК.
Запатентованная технология компании Canesta называется Electronic Perception и позволяет, как говорится, дешево и сердито распознавать трехмерные изображения с помощью любых, в том числе мобильных и портативных устройств.
В основе созданной специалистами Canesta системы лежат принципы, аналогичные используемым в радарах, однако вместо радиоволн она излучает свет.
Особенностью технологии является то, что рассчитывается время, за которое свет от источника достигает различных участков сенсора. Сенсорные чипы системы фиксируют время, которое требуется фотонам, чтобы проделать путь от устройства до объекта и обратно, а встроенное в чипы ПО обрабатывает эту информацию и создает трехмерную «карту» объекта в режиме реального времени.
Что касается CMOS-сенсора со встроенной технологией Electronic Perception,
то он производится компанией UMC (United Microelectronics Corp, http://www.umc.com/)
по 0,25-мкм техпроцессу. При попадании света на один из светочувствительных
элементов сенсора запускается счетчик тактовых импульсов, который, собственно,
и играет роль измерителя времени. Далее микроконтроллер сопоставляет промежутки
времени для разных элементов и делает выводы об их удаленности от источника.
Существует и второй вариант построения сенсора, не требующий измерителя времени
благодаря использованию отрезков фиксированной длины. Впервые компания Canesta
использовала такие сенсоры для демонстрации возможности создания виртуальной
клавиатуры Canesta Keyboard (http://www.canesta.com/products.htm).
Такую ультрапортативную клавиатуру невозможно потерять или забыть на офисном столе. Набор состоит из генератора инфракрасных лучей, проектора, воспроизводящего раскладку клавиатуры на гладкой поверхности, и сенсора, реагирующего на отражение инфракрасного излучения. При использовании карманного компьютера или мобильного телефона на столе пользователя появляется проекция привычной полноразмерной клавиатуры.
Стоит прикоснуться к виртуальной клавише, и отраженные инфракрасные лучи попадут на специальный сенсор, расположенный на карманном компьютере или мобильном телефоне. Оптический сенсор отслеживает положение предметов, в том числе и пальцев оператора, относительно проецируемых клавиш. По словам представителей Canesta, набор инструментов для разработчиков позволяет даже симулировать звук «щелкающей» клавиши. Инфракрасный сенсор сканирует проецируемую поверхность 30 раз в секунду и является основой системы, созданной компанией. После нескольких тренировочных сессий те, кто привык к работе на стандартной клавиатуре, без особых проблем набирают тексты со скоростью 600 знаков в минуту, а пользователи со стажем осваивают 800 и более знаков в минуту. Если поначалу уровень ошибок составляет примерно 5%, то со временем пользователи привыкают к виртуальной клавиатуре и количество неверно нажатых клавиш существенно сокращается. Основной претензией тех, кто уже опробовал устройство, является то, что приходится долбить пальцами по столу без какой-либо тактильной реакции, соответствующей нажатию клавишей. Источник излучения, проектор и инфракрасный сенсор с набором сопутствующих алгоритмов в совокупности составляют Canesta Keyboard Perception Chipset, который компания и продвигает на рынки мобильной телефонии и карманных компьютеров сторонним производителям.
На сегодняшний день в мире уже продано около 2 млн. различных мини-клавиатур, то есть существует устойчивый спрос на устройства ввода информации в портативные компьютеры. Изначально Canesta собирается стать ОЕМ-поставщиком и не имеет намерений выходить на потребительский рынок.
Между тем возможности технологии не ограничены проекцией виртуальных клавиатур
— сотрудники Canesta утверждают, что создали ПО для виртуального мини-пианино,
где моделируется музыкальный инструмент.
Компания также планирует, что второе поколение устройств сможет различать объекты на достаточном удалении, что позволит строить модули распознавания личности в автоматизированных системах безопасности, интеллектуальные охранные системы и системы бихевиористической идентификации (скажем, ваш ПК будет опознавать вас по тому, как вы себя ведете).
Ну а третье поколение своих устройств Canesta собирается сделать таким, чтобы на их основе можно было построить системы предупреждения столкновений автомобилей. Кроме того, Canesta ожидает, что заказчиками ее чипов станут производители не только автомобилей и охранных систем, но и различного медицинского оборудования и тренажеров.
Коммерческая эксплуатация устройств, созданных по технологии Canesta, намечена на вторую половину 2003 года.
Стоит отметить, что не только вышеназванная компания разрабатывает виртуальные клавиатуры.
Существует также разработка израильской компании VKB — Virtual Keyboard. Компания VKB, Inc. (http://www.vkb.co.il/Technology.htm) была создана в августе 2000 года в Иерусалиме с целью разработки виртуальных интерфейсов для компьютеров, ноутбуков, мобильных телефонов. Здесь используется проектор, который также проецирует изображение стандартной клавиатуры на любую поверхность. Проектор можно вмонтировать прямо в монитор или в какое-либо портативное устройство. По всей видимости, здесь тоже регистрируются движения пальцев и ассоциируются с нажатием на клавиши. Как бы там ни было, устройство работает: пальцы печатают на красной сетке, проецируемой на стол, а буквы отображаются на экране компьютера.
Важным преимуществом данного изделия является то, что, по сообщениям прессы, его распространением будет заниматься Siemens Procurement and Logistics Services (SPLS) — довольно крупный игрок на компьютерном рынке, что позволяет надеяться на благоприятную судьбу этого устройства.
Разработчики VKB упоминают и о действующем по такому же принципу манипуляторе «мышь» или Touch Pad.
Подобное устройство разработала также американская компания Virtual Devices,
причем здесь виртуальная клавиатура под названием VKey проецируется прямо в
воздухе. Совсем миниатюрный проектор этой системы (размером с карандаш или ручку)
отображает некую решетчатую структуру, а VKey отслеживает движения пальцев пользователя
посредством камеры и благодаря решетке интерпретирует и записывает удары по
клавишам и движения мышью.
Шведская компания Senseboard Technologies представила виртуальную клавиатуру для людей, печатающих слепым методом. Принцип ее действия основан на отслеживании и распознавании движений пальцев с помощью тактильных датчиков (собственно, здесь объединяются сенсорные технологии с искусственной нейронной сетью). Устройство называется Senseboard VK (Virtual Keybord), хотя клавиатура эта даже не виртуальная, а скорее воображаемая. А если говорить точно, то собственно клавиатуры нет вообще. Есть датчики, которые крепятся на кисти рук, беспроводной интерфейс и программа распознавания сигналов от этих датчиков. Датчики сделаны из резины и пластика, удобно подсоединяются к ладоням пользователя и не мешают движениям пальцев — это два мягких на вид и на ощупь скромных «браслета», надеваемых на ладони. Здесь нет никаких кнопок — ни реальных, ни нарисованных. Человек стучит по воображаемым клавишам, то есть имитирует этот процесс. Датчики фиксируют комбинации мышечных напряжений, каждая из которых характерна для нажатия на определенную клавишу.
Главным достоинством этого устройства является отсутствие клавиатуры, а точнее компактность того, что ее заменяет. Устройство предназначено для пользователей мобильных компьютеров или людей с толстыми пальцами. Как легко заметить, Senseboard VK будет мало полезна тем, кто не овладел методом «слепой» печати. Разработчики считают, что таких людей в Америке меньше, чем в Европе, поэтому в первую очередь изделие ориентируют на американский рынок. Кроме того, в Америке больше очень полных людей, которые имеют проблемы и с обычными кнопками, а тем более — с кнопками на миниатюрных карманных компьютерах. При этом разработчики утверждают, что данная технология продемонстрировала при вводе текста более высокую точность, чем цифровые перья-стило и системы с голосовой активацией.
Клавиатура имеет стандартную раскладку и беспроводной интерфейс, построенный по технологии Bluetooth. Чтобы процесс печатания можно было легко прервать и при этом Senseboard VK не пыталась бы интерпретировать любые движения как буквы, в устройстве предусмотрена функция паузы. В общем, Senseboard — это практически идеальное решение для КПК и так называемых головных компьютеров: если и не печатать, то уж управлять-то компьютером можно прямо в воздухе — датчики отслеживают сокращения мышц при движениях пальцев, а искусственный интеллект преобразует их в сигналы, соответствующие нажатию клавиш.
Управляющую перчатку, предназначенную скорее для игр, нежели для серьезной работы, выпустила нью-йоркская компания Essential Reality. Это устройство представляет собой некую кибернетическую руку — перчатку с датчиками, фиксирующими изменение положения реальной руки, на которую она надета в пространстве. Движения ладони и пальцев посылают, таким образом, информацию компьютеру о реальных жестах пользователя и дают ему возможность управлять происходящими процессами. Использовать такую перчатку можно и как обычную мышь с расширенными возможностями, например для рассматривания с разных сторон трехмерных объектов. Само устройство — беспроводное, а с компьютером (или игровой приставкой) базовая станция общается через USB-интерфейс. Посмотреть демонстрационный ролик с основными приложениями работы P5 можно на сайте компании Essential Reality. В P5 использованы гибкие датчики и следящая система собственной разработки Essential Reality. Разработчики уверяют, что скоро подобная система заменит и клавиатуру, и мышь, а в будущем может применяться и в военной индустрии, и в компьютерном дизайне, и в медицине.
На прошлогодней выставке CeBIT’2002 в Ганновере было представлено еще несколько концепт-моделей виртуальных клавиатур. Например, подобный продукт показала компания Samsung. Новинка представляет собой комплект, состоящий из браслета, который надевается на запястье, и нескольких колец на пальцы. Таким образом, считывая движения запястья и пальцев, устройство выводит нужные буквы на экран. Первая версия устройства (Scurry) могла работать только с одной рукой, вторая же — Scurry 2 способна работать уже с двумя руками. Как заявила компания Samsung, последняя версия такой «клавиатуры» будет использовать для связи беспроводной интерфейс Bluetooth. Устройство, изготовленное компанией Samsung, также позволяет имитировать клавиатуру на любой гладкой поверхности. Scurry следит за угловыми отклонениями пальцев, определяя моменты, когда пальцы «касаются» невидимых клавиш. «Клавиатура» от Samsung устроена так же, как и другие манипуляторы: датчики движения крепятся к пальцам и фиксируют напряжение мышц и угол наклона пальцев в пространстве — то есть Scurry действует по принципу гироскопа. Scurry скоро должна поступить в продажу и будет стоить около 50 долл.
В общем, клавиатуры без клавиш готовы к встрече с пользователями, так что потенциальным обладателям пора приступать к тренировкам: учиться печатать с завязанными глазами, удерживая в своем воображении образ нынешних букв и управляющих клавиш, стремительно уходящих в прошлое.
