Przekonujące, wszechobecne przetwarzanie

W 2000 roku Massachusetts Institute of Technology rozpoczął ambitny projekt zmiany sposobu, w jaki świat korzysta z komputerów. Stary model: pudełko, monitor i klawiatura. Nowość: komputery tak wszechobecne i niewidoczne jak powietrze, którym oddychamy. Nazwali to Projekt Tlen.

Przegląd celów Projektu oraz pytania i odpowiedzi z jego założycielami można znaleźć w Nowy wiatr projektu Oxygen .

Teraz, po prawie dwóch latach, z laboratoriów wychodzą pierwsze technologie. Liderzy projektu – szef Laboratorium Informatyki Victor Zue, zastępca dyrektora Anant Agarwal i dyrektor Laboratorium Sztucznej Inteligencji Rodney Brooks – twierdzą, że Projekt Tlen dotyczy idei, a nie produktów. Ale sponsorzy korporacyjni – wśród nich Hewlett Packard, Nokia i Philips – z niecierpliwością czekają na wyniki. Przegląd technologii udał się do laboratoriów, aby zapoznać się z trzema aspektami tlenu, które są szczególnie obiecujące: Cricket, system komputerowy rozpoznający lokalizację; Intelligent Room, nowoczesne biuro, które pełni jednocześnie funkcję laboratorium badawczego interfejsu wizyjnego; oraz mikroprocesor Raw, ultra-programowalny chip o niskim poborze mocy, zaprojektowany do zasilania urządzeń przenośnych XXI wieku. Razem te technologie, jak mówią ich twórcy, pozwolą umieścić komputery wszędzie i nigdzie.

Krzywda

Komputery podręczne przeszły długą drogę od czasu, gdy Apple zaprezentował swojego Newtona w 1993 roku. Niegdyś niewiele więcej niż gloryfikowany Rolodex, dzisiejsze urządzenia podręczne dorównują wydajnością i zakresem zastosowań komputerów stacjonarnych. Jednak wyższe prędkości i wiele wyspecjalizowanych procesorów sprawiły, że są one energochłonne, a żywotność baterii nadal stanowi czynnik ograniczający. Aby rozwiązać problem z zasilaniem, badacze tlenu, kierowani przez Agarwala, budują bardziej elastyczny, mniej energochłonny chip, który nazywają Raw Architecture Workstation lub Raw. Dzisiaj ludzie budują niestandardowe [chipy] do wideo, grafiki, sieci i tak dalej, mówi Agarwal. Mamy jeden procesor, który może wykonać wszystkie te rzeczy.

Nie tylko optymalizuje to wydajność — zwłaszcza w przypadku takich zadań, jak przetwarzanie wideo, które ginie w pamięci — ale także oszczędza energię, co jest istotną funkcją każdego małego urządzenia zasilanego bateryjnie. Programowalność rozciąga się nie tylko na integrację funkcji dyskretnych. Może to doprowadzić do ekscytujących przełomów w dziedzinach takich jak radia programowe, które mogą łatwo przełączać się między wieloma protokołami komórkowymi.

Dzięki temu, że ścieżki danych są wysoce programowalne, Raw unika scentralizowanej pamięci i systemów rejestrowania. W typowym procesorze może być konieczne odbijanie fragmentu danych. Ale z Raw idzie prosto tam, gdzie chcę, mówi Agarwal.

Architektura Raw przypomina sieć kafelków, z których każda zawiera funkcje dotyczące instrukcji, instrukcji przełącznika, pamięci danych, jednostek logicznych, rejestrów i programowalnego przełącznika. Dużo uwagi poświęcamy interkonektowi, przewodom – mówi Agarwal. Jeśli udostępnisz połączenie w oprogramowaniu, możesz dostosować sposób, w jaki dane przepływają przez chip. Możesz organizować przepływ danych. Teraz moje oprogramowanie może dopasować sprzęt do aplikacji.

Prototyp komputera przenośnego firmy Oxygen, Handy 21, wykorzystuje kamerę (u góry) do rozpoznawania twarzy.

Pierwszym urządzeniem, które będzie zasilał chip, będzie podręczny model Oxygen, który nazywają Handy 21. Prototypowe Handys integrują rozpoznawanie głosu, komunikację bezprzewodową i aplikacje wymagające dużej mocy wideo, które skorzystałyby na kompleksowej konstrukcji Raw. Oczekuje się, że w tym roku pojawi się prototyp procesora Raw, opracowywany we współpracy z IBM Microelectronics.

Cricket Up

W Project Oxygen naukowcy uważają, że komputer mobilny może być bardziej pomocny, jeśli wie, gdzie się znajduje i co się wokół niego znajduje. Wejdź do Cricket Indoor Location System, sieci bezprzewodowych nadajników, która dostarcza urządzeniom mobilnym, takim jak Handy 21s, informacje o ich fizycznej lokalizacji, dzięki czemu mogą one znaleźć statyczne urządzenia, takie jak drukarki lub wyjścia, a także inne osoby.

Śledzenie lokalizacji jest obecnie gorącym tematem w świetle wymagań Enhanced 911 Federalnej Komisji Łączności, które wymagają, aby do końca 2005 roku 95 procent wszystkich telefonów komórkowych zawierało technologię automatycznej identyfikacji lokalizacji, taką jak Global Positioning System.

Celem, mówi profesor LCS Hari Balakrishnan, jest opracowanie wewnętrznej alternatywy dla satelitarnego śledzenia GPS, które rzadko działa wewnątrz budynków i często zawodzi na zewnątrz w pobliżu wysokich budynków.

Wewnątrz budynków wielościeżkowe i magnetyczne zakłócenia zakłócają tradycyjne urządzenia lokalizacyjne. Balakrishnan mówi, że znalezienie czegoś do pracy w pomieszczeniach jest szczególnie trudne. Naszym celem jest uzyskanie odległości liniowych z dokładnością do kilku centymetrów, aby można było określić, gdzie jesteś w odległości około stopy.

Sztuczka Cricketa polega na tym, aby każda latarnia nieustannie przesyłała dwa sygnały: jeden sygnał radiowy i jeden sygnał ultradźwiękowy. Ponieważ radio porusza się z prędkością światła, a impulsy ultradźwiękowe przemieszczają się z prędkością dźwięku, oprogramowanie Cricket, które zarządza urządzeniem podsłuchowym wbudowanym w sprzęt, może obliczyć różnicę czasu między nimi w celu określenia lokalizacji. Więc jeśli jest odstęp dziesięciu milisekund, to jesteś w odległości około dziesięciu stóp, mówi Balakrishnan.

Niedrogie, zasilane bateryjnie sygnalizatory Cricket można szybko umieszczać na suficie bez kalibracji, co ułatwia skalowanie. Umieszczono je w taki sposób, aby każde urządzenie podsłuchowe mogło odbierać sygnały z trzech lub czterech urządzeń jednocześnie w celu dalszej lokalizacji. Sygnały nawigacyjne Cricket mogą również wysyłać inne informacje poza współrzędne lokalizacji, na przykład przesyłając tożsamość kluczowych zasobów w swoim zasięgu.

Zespół Oxygen pracuje również nad prototypem kompasu Cricket Compass, który może określić, w którym kierunku zwrócone jest urządzenie nasłuchowe. Wyposażając każde urządzenie odsłuchowe w kilka odbiorników ultradźwiękowych umieszczonych bardzo blisko siebie, mogą oni porównywać drobne różnice między czasami odbioru, określając w ten sposób orientację. Ta funkcja może pomóc skierować komputer do wysyłania informacji do najbliższego wyświetlacza lub może usprawnić aplikacje informacyjne i punkty sprzedaży. Na przykład kupujący mogą skierować swój palmtop w stronę ekspozycji sklepowej, aby dowiedzieć się o wyprzedażach w pobliżu, lub odwiedzający muzeum mogą pobrać informacje o pobliskiej wystawie. Cricket nie jest związany z konkretną częstotliwością radiową, a Balakrishnan mówi, że mogą przełączyć się na Bluetooth, jeśli technologia zacznie działać. Wrażliwi na podteksty starszego brata Cricketa, badacze projektują również skomplikowane zabezpieczenia prywatności użytkowników.

Największy wpływ Cricketa mogą mieć systemy wbudowane, które śledzą nie ludzi w biurze, ale części w magazynie. W rzeczywistości grupa Balakrishnana eksperymentuje z przewodową biblioteką, w której każda książka zawiera znacznik radiowy śledzony przez system podobny do Cricketa. Lepsze śledzenie towarów podczas ich produkcji i dostawy może zaoszczędzić miliardy na kradzieży, utracie i nieefektywności, jednocześnie unikając obaw o prywatność związanych ze śledzeniem ludzi.

Inteligentny pokój

Jeśli, jak sugeruje dyrektor LCS Victor Zue, Projekt Tlen jest wielkim placem zabaw, to Inteligentny Pokój to fajna nowa siłownia w środku. W pokoju odbywają się różne projekty, które badają nowe narzędzia współpracy i interfejsy audio/wideo. W przypadku Oxygen Laboratorium Sztucznej Inteligencji koncentruje się na technologiach rozpoznawania głosu i obrazu, które pomogą ukształtować Enviro 21 firmy Oxygen, urządzenie sterujące pomieszczeniem, które pozwala użytkownikom na naturalną interakcję z komputerem.

Na pierwszy rzut oka Intelligent Room wygląda jak typowa sala konferencyjna, aczkolwiek z dużą ilością wyświetlanych na żywo ekranów komputerowych na ścianach. Interakcja z wyświetlaczami odbywa się za pomocą głosu, pióra świetlnego, gestu lub, jeśli wszystko inne zawiedzie, panelu dotykowego. Sufit jest wysadzany tablicą 32 mikrofonów, dwiema standardowymi kamerami wideo i dwiema stereoskopowymi kamerami wideo.

Podstawowym celem jest poprawa komunikacji między mikrofonami i kamerami, tak aby komputer mógł określić, na kogo zwrócić uwagę. Zadanie identyfikacji mówców jest ważne zarówno dla kontrolowania wideokonferencji, jak i umożliwienia komputerowi reagowania na polecenia użytkownika bez pomyłki. Ostatecznie taka komunikacja, zaaranżowana przez innowacyjne oprogramowanie sieciowe Oxygen, Metaglue, pomoże również komputerowi dostosować odpowiedzi dla każdej osoby.

W tradycyjnych systemach wizyjnych mamy kamery monochromatyczne, które próbują wykrywać obiekty poprzez wydobycie wcześniej nagranego tła, ale zmiana oświetlenia ogłupia kamerę – mówi Krzysztof Gajos, specjalista ds. sztucznej inteligencji. Pracownik naukowo-badawczy i dyrektor techniczny Inteligentnego Pokoju. Dzięki kamerom stereo możemy rejestrować nie tylko obraz tła, ale także kształt tła. Jest znacznie bardziej wytrzymały.

Tlen jest również zainteresowany tym, na co ludzie patrzą, na przykład, aby pomóc komputerowi zdecydować, które wyświetlacze użyć do optymalnego oglądania. Oprogramowanie śledzi sposób, w jaki patrzy użytkownik, łącząc oprogramowanie do rozpoznawania twarzy z informacjami 3D dostarczanymi przez kamerę stereo. Aby zidentyfikować orientację, algorytm headpost wskazuje, jak rysy twarzy zmieniają się podczas ruchu. Naukowcy mają nadzieję, że między innymi zamontują system śledzenia na robotach, aby usprawnić nawigację.

Badacz Harold Fox zademonstrował SAM, animowany wyświetlacz komputerowy, który pokazuje różne emocje, aby ujawnić swój stan. Zamiast poprzedzać polecenia słowami „komputer”, co może być mylące podczas spotkań, użytkownik po prostu patrzy na grafikę, a prototyp Foxa wie, że musi słuchać. Kiedy użytkownik odwraca wzrok, SAM wyłącza się.

Niezależnie od tego, czy SAM, Cricket czy Raw kiedykolwiek trafią do sal konferencyjnych, korytarzy i urządzeń podręcznych w codziennej pracy, to pytanie, na które nie uzyskamy odpowiedzi przez lata. Ale jedno jest pewne: koncepcje, które inspirują, niewątpliwie będą.

ukryć