Человек как интерфейс

width=250

В последнее время Кембридж называют не иначе, как европейской Силиконовой Долиной: ежемесячно здесь появляется около двадцати компаний-стартапов. Высочайшая академическая репутация местных учебных заведений, в основе которой столетия образовательного и исследовательского процессов и один из самых высоких IQ на душу населения в мире [1], привлекает венчурных инвесторов и крупнейшие компании высоких технологий. С недавних пор здесь располагаются исследовательские лаборатории многих компьютерных гигантов, более того, выпускники Кембриджа сами создают бизнесы, которые впоследствии становятся многомиллионными. Вспомните, например, процессоры ARM или экраны на основе светящихся полимеров Cambridge Display Technologies.

С 1997 года в Кембридже работает и лаборатория Microsoft (три других научных центра фирмы прописаны в Рэдмонде, Сан-Франциско и, не удивляйтесь, в Пекине), которую возглавляет профессор Роджер Нидхэм (Roger Needham). Сфера ее интересов отнюдь не ограничивается традиционным для Microsoft программным обеспечением: в Microsoft Research работает несколько рабочих групп, занимающихся среди прочего исследованиями распределенных систем и сетей, способами обработки больших объемов информации, человеко-машинными интерфейсами (распознавание естественных способов самовыражения человека, таких как речь, жесты, мимика и т. п.), самообучающимися компьютерными системами, языками программирования и так называемыми функциональными абстрактными языками (Functional Languages), компиляторами, криптографией и многим другим.

В середине апреля (почти сразу после решения суда по делу Microsoft) лаборатория Microsoft Research провела первое за свою не слишком долгую историю масштабное мероприятие для прессы - Microsoft Research Day, на которое пригласили и "КТ". Мне удалось пообщаться там с работающими в Кембридже учеными, и ниже я поделюсь своими впечатлениями.

Одной из особенностей Microsoft Research является то, что исследователи имеют широкую свободу действий и работают без жесткой привязки к срокам или к существующим продуктам Microsoft. Наверное, это не очень хорошо для компании с точки зрения сиюминутной выгоды, зато приводит к появлению новых идей. Конечно, тамошние исследователи, несмотря на все свободы, не столь смелы и эксцентричны в поступках, как знаменитый профессор Кевин Уорик (Kevin Warwick), вжививший себе чип под кожу. Но, тем не менее, профессор Нидхэм считает полностью справедливым прогноз о будущем доминировании "повсеместного компьютинга" (ubiquitous computing) [2], и в темах исследований его сотрудников чувствуется сильное влияние такого подхода.

Самыми интригующими разработками, на мой взгляд, занимается группа Hardware Systems, представленная в Кембридже Линдси Уильямс (Lyndsay Williams). Она, кстати, знаменита тем, что в 1998 году, будучи еще сотрудницей British Telecom, придумала и сделала SmartQuill - ручку, способную распознавать рукописный текст во время письма (см. врезку). Нынешние проекты Уильямс и группы Hardware Systems сосредоточены также в области мобильных и носимых компьютеров. Акцент делается на создании "человеческих" пользовательских интерфейсов для таких устройств. Честно говоря, до посещения Кембриджа я не имел представления о том, что Microsoft ведет исследования в области носимых компьютеров. Вероятно, потому, что эти исследования пока не нашли воплощения в коммерческих продуктах и не предавались широкой огласке.

По легенде, идея распознающей рукописный ввод ручки пришла к Линдси Уильямс во сне, разбудив ее среди ночи. Через пару лет после того сновидения был создан прототип, причем это была не просто ручка, а целый компьютер, способный выполнять функции органайзера, почтового клиента и пишущей машинки. В отличие от традиционных способов распознавания текста, сканирующих и анализирующих графическую информацию, в SmartQuill использовались данные о перемещении ручки в пространстве, снимаемые с помощью акселерометров. Забавно, но при таком подходе для распознавания текста не требуется сам текст! Достаточно просто водить ручкой в пространстве, выписывая слова и предложения (Об этом мы в свое время писали, см. "КТ" #269, www.computerra.ru/1998/41/39.html.) [*] После перехода Линдси в Microsoft это направление не было ею заброшено, хотя и не стало приоритетным. Впрочем, и права на торговую марку "SmartQuill" остались у British Telecom. - М.Б-З.

* (обратно к тексту) - Кстати, подходит к концу обещанный тогда BT срок - два года до запуска ручки в производство. Предполагалось, что стоить ручка будет около 200 долларов - скоро увидим. И попишем. - М.Б-З.

Главный на сегодняшний день проект Hardware Systems Group называется Smart MoveX. Цель проекта, основной лозунг которого "Пользователь как интерфейс", - проанализировать различные физические параметры человека, снимаемые биометрическими датчиками, определить с их помощью, где человек находится (дома, в транспорте, на работе) и чем занимается, и использовать для оптимизации работы различных устройств. Первые приложения, в которых найдет применение идея, по мнению Уильямс, - это носимые компьютеры и мобильные телефоны.

Уже создан прототип устройства под названием XSkin, который на Microsoft Research Day продемонстрировал Дерек Мак-Оли (Derek McAuley), заместитель директора Microsoft Research. Прибор размером с пейджер регистрирует данные об освещении, частоте сердечных сокращений человека, электрическом сопротивлении его кожи, ускорении (для этого используется - здесь просматривается преемственность со SmartQuill - акселерометр ADXL202 компании Analog Devices) и т. п. Он может крепиться на ремень, и, как утверждают исследователи, его можно носить круглосуточно, не испытывая неудобств [3].

С XSkin был проведен ряд экспериментов. В одном из них сотрудник Microsoft одиннадцать часов носил устройство на себе, при этом все показания приборов записывались, а затем вручную анализировались. Оказалось, что даже на основании этих скудных данных можно сделать вывод о том, чем занимается человек. К примеру, во время интенсивной, но сидячей работы, такой как ответы на письма, вебмастеринг, редактирование данных в Excel и т. п., у "подопытного", как правило, периодически учащался пульс, а ускорение, как нетрудно догадаться, изменялось незначительно. Во время деловой встречи и пульс, и ускорение оставались почти неизменными, а прогулка на велосипеде характеризовалась резкими изменениями ускорения и учащением пульса. С помощью подобного прибора можно повышать "интеллектуальность" портативных компьютеров и средств связи. Проект должен завершиться созданием обучающегося устройства, которое по мере эксплуатации все больше "узнает" о поведении и привычках хозяина и использует эту информацию для оптимизации работы карманных приборов.

Еще один проект группы Hardware Systems носит имя Smart Skin. Судя по тому, как мало о нем информации, могу предположить, что проект недалеко ушел от стадии постановки задачи. Тем не менее, сама постановка весьма интересна: создание интерфейса, который одновременно являлся бы всей поверхностью устройства - как кожа. Такой интерфейс, к примеру, может применяться в платежных картах для идентификации хозяина по отпечаткам пальцев, автоматически включать или выключать какое-либо устройство при прикосновении к нему и т. п.

Более известным примером воплощения идеи "повсеместного" компьютинга могут служить электронные книги. Участие Microsoft в развитии технологий, применяемых в электронных книгах, заключается прежде всего в разработке растеризатора - программы, преобразующей векторные шрифты в растровую картинку, которая и выводится на экран. Такая программа, разумеется, входит в состав Windows да и любую другую систему с GUI. Microsoft разработала новый тип растеризатора - ClearType, который улучшает восприятие символов с экрана. Обычно один RGB-пиксел формируется тремя (красной, зеленой и синей) точками, расположенными на экране втрое чаще, чем пикселы. Идея ClearType заключается в том, что к этим точкам можно адресоваться раздельно, реализуя по одному из направлений экрана втрое большее разрешение, чем при стандартном подходе. Большее разрешение позволяет сгладить края текстовых символов и сделать чтение с маленьких экранов комфортным. Технология реализована чисто программным путем (с помощью драйвера) и потому совместима с существующими LCD-мониторами. Вскоре, судя по всему, ClearType будет включен в стандартную поставку Windows.

Нужно отметить, что исследования в рамках проекта SmartMoveX не распространяются на методы биометрии - все сенсорные компоненты систем берутся уже готовыми, хотя в Microsoft Research есть и другие рабочие группы, одна из которых занимается разработками в области компьютерного зрения, в том числе и распознавания лиц.

О конкретном применении подобных "компьютеров с чувствами" (как их еще называют в Microsoft) ученые пока предпочитают особо не распространяться. Может быть, это связано с нехваткой фантазии, а может, с суеверной осторожностью или нежеланием попусту сотрясать воздух. Единственный пример прикладного использования XSkin, о котором рассказали сотрудники Кембриджской лаборатории, - это сотовый телефон, умеющий автоматически определять наилучшую реакцию на поступающий вызов в зависимости от того, чем занимается хозяин. Например, если он едет в машине или на велосипеде - телефон работает в режиме автоответчика или вообще не откликается.

width=250

Кстати, исследования носимых компьютеров, анализирующих поведение и действия своего хозяина, ведет не только Microsoft. В Массачусетском технологическом институте (MIT) есть группа, занимающаяся аналогичными разработками, которая пошла чуть дальше и работает не только над восприятием компьютерами движений и других физических характеристик, но и распознаванием эмоций по движениям мышц лица. Создаваемые в MIT устройства называют Affective Wearables - "эмоциональные носимые компьютеры". В отличие от коллег из Кембриджа, массачусетцы охотно говорят о возможных приложениях своих разработок (чему посвящена страница по адресу vismod.www.media.mit.edu/tech-reports/TR-432/node3.html). В их числе - компьютер, выбирающий музыку по вкусу хозяина, идентифицирующий его по мимике, принтер, способный "понять", какие фотографии нравятся хозяину, и в соответствии с этим послать их на печать. Или, например, Интернет-браузер, открывающий ссылки на те объекты, которые представляют интерес для пользователя.

Не оспаривая научное и технологическое значение таких разработок, мне представляется, что в них изначально заложено некоторое противоречие. Любое восприятие компьютерами действий или характеристик человека, не связанных непосредственно с вводом данных, предполагает, что компьютер сам становится активной стороной во взаимодействии человек - машина. Но технологи из Microsoft и MIT намерены создать устройство, которое не только облегчит человеку выполнение тех или иных функций, но и будет "ассистировать" ему в принятии решений, а иногда и принимать их за него [4]. Конструкторы видят в построении таких систем исключительно благую и гуманную цель - сделать технологию адаптирующейся под конкретного пользователя, более дружелюбной. Близка ли такая позиция принципу "повсеместного" компьютинга, при котором компьютеры "растворяются" в окружающей среде и их присутствие становится незаметным для человека? Может ли активный компьютер, сам пытающийся влиять на окружающую среду и человека, быть незаметным?

1 (обратно к тексту) - Впрочем, просто предполагаю...

2 (обратно к тексту) - Предложенного, кстати, умершим год назад (27 апреля 1999 года) главным технологом Xerox PARC Марком Вайзером (Mark Weiser) еще в 1991 году в статье, опубликованной журналом "Scientific American".

3 (обратно к тексту) - Интересно, как такое возможно: "круглосуточно", "на ремне" и при этом не "испытывая неудобств"? Поносить бы, "понеиспытывать"... - М.Б-З.

4 (обратно к тексту) - Живой пример - Office 2000, который по умолчанию пытается думать за хозяина, искусственно ограничивая возможности выбора меню наиболее часто используемыми пунктами. Лошадям надевают шоры, чтобы их ничто не отвлекало от работы. А пользователям - Microsoft Office? - Г.Б.