Persuasive, Pervasive Computing

I 2000 lancerede Massachusetts Institute of Technology et ambitiøst projekt for at ændre den måde, verden bruger computere på. Den gamle model: en boks, en skærm og tastatur. Det nye: computere så gennemgribende og usynlige som luften, vi indånder. De kaldte det Project Oxygen.

For et overblik over projektets mål og en Q&A med dets grundlæggere, se Projekt Oxygen's New Wind .

Nu, næsten to år ude, ruller de første teknologier ud af laboratorierne. Projektledere-Laboratory for Computer Science-chef Victor Zue, associeret direktør Anant Agarwal og Artificial Intelligence Laboratory-direktør Rodney Brooks-insisterer på, at Project Oxygen handler om en idé, ikke produkter. Men virksomhedssponsorer - heriblandt Hewlett Packard, Nokia og Philips - venter spændt på deres resultater. Teknologigennemgang gik ind i laboratorierne for at få et smugkig på tre facetter af Oxygen, der viser særligt lovende: Cricket, et lokationsbevidst computersystem; det intelligente rum, et højteknologisk kontor, der fungerer som et forskningslaboratorium for visionsgrænseflader; og Raw-mikroprocessoren, en lav-effekt, ultra-programmerbar chip designet til at drive det 21. århundredes håndholdte enheder. Sammen vil disse teknologier, siger deres skabere, placere computere overalt - og ingen steder.

En rå aftale

Håndholdte computere er nået langt, siden Apple afslørede sin Newton i 1993. Engang lidt mere end en glorificeret Rolodex, konkurrerer håndholdte i dag med ydelsen og anvendelsesområdet for stationære pc'er. Men højere hastigheder og flere specialiserede processorer har gjort dem strømkrævende, og batterilevetiden er fortsat en begrænsende faktor. For at løse strømproblemet bygger Oxygen-forskere, ledet af Agarwal, en mere fleksibel, mindre strømintensiv chip, de kalder Raw Architecture Workstation eller Raw. I dag bygger folk brugerdefinerede [chips] til video, grafik, netværk og så videre, siger Agarwal. Vi har en enkelt processor, der kan gøre alle disse ting.

Dette optimerer ikke kun ydeevnen - især til opgaver som videobehandling, der bunder i hukommelsen - men det sparer strøm, en vigtig funktion for enhver lille batteridrevet enhed. Og programmerbarheden omfatter ikke kun integration af diskrete funktioner. Det kan åbne op for spændende gennembrud inden for områder som softwareradioer, som nemt kan skifte mellem flere cellulære protokoller.

Ved at gøre datastierne meget programmerbare undgår Raw centraliserede hukommelses- og registersystemer. I en typisk processor skal du muligvis hoppe et stykke data rundt. Men med Raw går det lige derhen, hvor jeg vil have det, siger Agarwal.

Raw-arkitekturen ligner et netværk af fliser, der hver indeholder funktioner til instruktion, switchinstruktion, datahukommelse, logiske enheder, registre og en programmerbar switch. Vi er meget opmærksomme på sammenkoblingen, til ledningerne, siger Agarwal. Hvis du udsætter forbindelsen til softwaren, kan du tilpasse, hvordan data flyder gennem chippen. Du kan orkestrere datastrømmen. Nu kan min software matche hardwaren med applikationen.

Oxygens håndholdte computerprototype, Handy 21, bruger et kamera (øverst) til at udføre ansigtsgenkendelse.

Den første enhed, chippen vil drive, vil være Oxygens model håndholdte, hvad de kalder Handy 21. Prototype Handys integrerer stemmegenkendelse, trådløs kommunikation og video-strømkrævende applikationer, der ville drage fordel af Raws alt-i-én-design. En prototype af Raw-processoren, der udvikles med IBM Microelectronics, forventes at ankomme engang i år.

Cricket kvidrer

Hos Project Oxygen mener forskere, at en mobil computer kan være mere nyttig, hvis den ved, hvor den er, og hvad der er omkring den. Gå ind i Cricket Indoor Location System, et netværk af trådløse sendere, der giver mobile enheder såsom Handy 21s information om deres fysiske placering, som de kan bruge til at finde statiske enheder såsom printere eller udgange såvel som andre mennesker.

Placeringssporing er et varmt emne nu i lyset af Federal Communications Commissions Enhanced 911-krav, der kræver, at 95 procent af alle mobiltelefoner inkluderer automatisk lokationsidentifikationsteknologi, såsom Global Positioning System inden udgangen af ​​2005.

Målet, siger LCS-lektor Hari Balakrishnan, er at udvikle et indendørs alternativ til satellitbaseret GPS-sporing, som sjældent fungerer inde i bygninger og ofte svigter udenfor i nærheden af ​​høje bygninger.

Inde i bygninger forstyrrer multipath og magnetisk interferens traditionelle lokaliseringsenheder. At få noget til at fungere indendørs er særligt udfordrende, siger Balakrishnan. Målet for os er at få lineære afstande inden for et par centimeter, så du kan se, hvor du er inden for en fod eller deromkring.

Crickets trick er at få hver beacon til konstant at sende to signaler: en radio og en ultralydssignal. Fordi radio lyner med lysets hastighed, og ultralydsimpulser bevæger sig med lydens hastighed, kan Cricket-softwaren, der styrer lytteenheden, der er indbygget i et stykke hardware, beregne tidsforskellen mellem de to for at bestemme placeringen. Så hvis der er et mellemrum på ti millisekunder, så er du omkring ti fod væk, siger Balakrishnan.

De billige, batteridrevne Cricket-beacons kan hurtigt slås på lofter uden kalibrering, hvilket gør det nemt at skalerbar. De er placeret, så enhver lytteenhed kan modtage signaler fra tre eller fire enheder på én gang for yderligere at lokalisere position. Cricket-beacons kan også sende anden information ud over lokationskoordinater, for eksempel ved at overføre identiteten af ​​nøgleressourcer i dens område.

Oxygen-teamet arbejder også på en Cricket Compass-prototype, der kan bestemme, hvilken retning lytteapparatet vender. Ved at udstyre hvert lytteapparat med flere ultralydsmodtagere placeret meget tæt sammen, kan de sammenligne minutforskellene mellem modtagetiderne og dermed bestemme orienteringen. Denne funktion kan hjælpe med at få en computer til at sende information til den nærmeste skærm, eller den kan forbedre informations- og salgsapplikationer. For eksempel kunne shoppere pege deres håndholdte mod en butiksudstilling for at finde ud af om nærliggende salg, eller museumsgæster kunne downloade oplysninger om en nærliggende udstilling. Cricket er ikke gift med en bestemt radiofrekvens, og Balakrishnan siger, at de kan skifte til Bluetooth, hvis teknologien tager fart. Følsomt over for Crickets storebror-undertoner, designer forskere også indviklede beskyttelser for brugernes privatliv.

Crickets største effekt kan komme i indlejrede systemer, der ikke sporer folk på et kontor, men dele gennem et lager. Faktisk eksperimenterer Balakrishnans gruppe med et kablet bibliotek, hvor hver bog har et radiomærke, der spores af et cricket-lignende system. Bedre sporing af varer under hele deres fremstilling og levering kan spare milliarder i tyveri, tab og ineffektivitet, samtidig med at man undgår de bekymringer om privatlivets fred, der er forbundet med sporing af mennesker.

Det intelligente rum

Hvis, som LCS-direktør Victor Zue foreslår, Project Oxygen er en stor legeplads, så er Intelligent Room det seje nye jungle-gym i midten. Rummet er vært for en række projekter, der udforsker nye samarbejdsværktøjer og audio/visuelle grænseflader. For Oxygen fokuserer Artificial Intelligence Laboratory på stemme- og synsgenkendelsesteknologier, der vil hjælpe med at forme Oxygens Enviro 21, en rumkontrollerende enhed, der lader brugere interagere naturligt med computeren.

Ved første øjekast ligner Intelligent Room et typisk mødelokale, dog med et væld af computerprojicerede live board-skærme på væggen. Du interagerer med skærmene via stemme, lyspen, gestus eller, hvis alt andet fejler, et berøringspanel. Loftet er besat med en række af 32 mikrofoner, to standard videokameraer og to stereoskopiske videokameraer.

Et grundlæggende mål er at forbedre kommunikationen mellem mikrofoner og kameraer, så computeren kan bestemme, hvem den skal være opmærksom på. Opgaven med at identificere højttalere er vigtig både for at styre videokonferencer og for at lade computeren reagere på brugerkommandoer uden at blive forvirret. Til sidst vil sådan kommunikation, som er orkestreret via Oxygens innovative netværkssoftware, Metaglue, også hjælpe computeren med at tilpasse svarene til hver enkelt.

I traditionelle vision-systemer har du mono-kameraer, der forsøger at detektere objekter ved at udtrække den forudindspillede baggrund, men at ændre belysningen snyder kameraet, siger Krzysztof Gajos, en A.I. Laboratorieforsker og teknisk direktør for det intelligente rum. Med stereokameraerne kan vi ikke kun optage baggrundsbilledet, men også baggrundsformen. Det er meget mere robust.

Oxygen er også interesseret i, hvad folk kigger på, for eksempel for at hjælpe computeren med at beslutte, hvilke skærme der skal bruges til optimal visning. Software sporer, hvordan en bruger ser ud ved at kombinere ansigtsgenkendelsessoftware med 3D-informationen fra et stereokamera. For at identificere orienteringen indlæser hoved-post-algoritmen, hvordan ansigtstræk ændrer sig under bevægelse. Blandt andre applikationer håber forskerne at montere sporingssystemet på robotter for at forbedre navigationen.

Forsker Harold Fox demonstrerede SAM, en animeret computerskærm, der viser forskellige følelser for at afsløre sin tilstand. I stedet for at indlede kommandoer ved at sige computer, hvilket kan være forvirrende i møder, ser brugeren bare på grafikken, og Fox’ prototype ved at lytte. Når brugeren ser væk, kobles SAM fra.

Om SAM eller Cricket eller Raw nogensinde finder vej ind i konferencelokalerne, gangene og håndholdte i hverdagen er et spørgsmål, der ikke vil blive besvaret i årevis. Men én ting er sikkert: de koncepter, de inspirerer til, vil uden tvivl gøre det.

skjule