Олег Татарників
Гібрид авторучки і оптичної миші
Клавіатури з повітря
Те, що колись згадувалося лише в науково-фантастичних романах, сьогодні стає реальністю: комп'ютери, здатні говорити і сприймати голосові команди, читати друковані тексти і рукописні записи, а також розуміти мову жестів, стають все ближче до повсякденного життя. Причому в багатьох випадках мобільний офіс продовжує традиційно існувати за тими законами, що були вироблені за роки експлуатації настільних систем.
сновном інструментами для введення інформації в разі великих її обсягів і раніше є стандартна клавіатура і миша. Але в багатьох випадках споживачі не проявляють інтересу до мобільних технологій як раз через недосконалість технологій введення інформації. Саме цю перешкоду і намагаються подолати сьогодні різні розробники, що пропонують власникам мобільних пристроїв портативні рішення, за рівнем зручності користування конкуруючі з настільними продуктами.
Цілий ряд компаній - від таких широко відомих виробників мишей і клавіатур, як Logitech, до малознайомих Canesta ( http://www.canesta.com/ ), Tyzx, Anoto ( http://www.anoto.com/ ), А також такі гіганти, як IBM, Intel і Microsoft, працюють в галузі природничих інтерфейсів і нетрадиційних способів введення даних. Наприклад, Intel займається комп'ютерним зором, що з часом дозволить управляти комп'ютером за допомогою жестів. Проекти, пов'язані з технологією розпізнавання рукописного тексту, є практично у всіх великих компаніях, а зараз у продажу стали з'являтися і віртуальні клавіатури, миші і навіть такі екзотичні засоби управління, як рукавички з датчиками, що стежать за вигином пальців.
IBM розробила перекладач ViaVoice, нове лінгвістичне ПЗ, що дозволяє кишеньковим ПК перекладати з англійської мови на французьку, німецьку, італійську та іспанську.
А ось компанія Tyzx займається системою розпізнавання образів, яка може розглядати ніжку стола і не заплутатися в візерунку шпалер на протилежній стіні. Вона дозволяє виділити цікаву для вас частина зображення, причому отримати картину, яка містить не тільки колір кожного елемента, а й відстані до нього. В основі розробки Tyzx лежить спеціалізований чіп, який виконує так званий алгоритм розпізнавання (census correspondence) і швидко виявляє подібність у двох потоках відеозображень, розбитих на квадрати. 33-мегагерцевий чіп DeepSea здатний виконувати таке порівняння над зображеннями розміром 512 × 512 пікселів 125 раз в секунду, але споживає при цьому набагато менше енергії, ніж універсальні процесори начебто Intel Pentium. Ще одна важлива розробка, необхідна для вирішення завдань Tyzx, - це чутливі сенсори для камер, виконані на базі порівняно недорогий технології КМОП (CMOS), що застосовується в більшості комп'ютерних мікросхем. Сучасні цифрові камери використовують більш дорогу і енергоємну технологію ПЗС - приладів із зарядним зв'язком (CCD). 
Tyzx - не єдина компанія, що робить свій бізнес на комп'ютерному стереозрения. Скажімо, Microsoft Research ( http://research.microsoft.com/vision/ImageBasedRealities ) Працює над технологією, яка витягає 3D-інформацію з двовимірних зображень. А Point Grey Research ( http://www.ptgrey.com/ ) Вже випустила на ринок стереокамерами, для виконання алгоритмів якої, однак, потрібно повноцінний комп'ютер. Японська фірма ViewPlus ( http://www.viewplus.co.jp/ ), Яка співпрацює з Point Grey Research, об'єднала цілі 60 камер в сферичну систему, яка видає одночасно 20 потоків відеоінформації.
Все це готує хорошу основу для переходу до нових, незвичним для нинішнього користувача технологіям введення інформації і управління комп'ютерами.
Гібрид авторучки і оптичної миші
Такого роду монстри, до того ж забезпечені пам'яттю, високошвидкісним процесором для розпізнавання текстів і бездротовим інтерфейсом, випускаються відразу декількома компаніями. Ці гібриди знімають траєкторію руху пера, розпізнають її, запам'ятовують, а потім передають в комп'ютер все те, що написав користувач.
Компанія Logitech представила цифрову ручку Io, яка не відрізняється за розмірами від звичайної кулькової, але коли її власник щось записує нею, то вона переводить написане в цифрову форму і запам'ятовує. При цьому писати необхідно на спеціальному папері з нанесеною на ній невидимою для людського ока розміткою. Для захоплення зображення використовується оптичний сенсор, подібний до того, що встановлюється в популярних сьогодні оптичних мишах. Пам'яті у такий ручки вистачає на 40 сторінок рукописного тексту. На жаль, записи в цій ручці в текстовий формат НЕ перетворюються і зберігаються в графічних файлах, які можна буде ввести в комп'ютер по USB-кабелю. Можливо, Logitech реалізує перетворення в текст в наступних версіях ручки Io, якщо такі з'являться (що, до речі, суттєво підвищить не тільки ємність зберігається в ручці інформації, але і загальну привабливість вироби).
USB-кабель підключається до спеціальної інтерфейсної «чорнильниці», в яку вставляється ручка для обміну даними. Графічний файл з рукописними нотатками можна потім додати в який-небудь документ або приєднати до листа електронної пошти.
Незважаючи на гадану простоту і обмеження пристрої, коштує воно досить дорого: в комплекті зі спеціальним блокнотом і «чорнильницею» воно продається приблизно за 200 дол., А змінні блокноти до нього додадуть ще по 10 дол. При інтенсивній експлуатації. Чому Logitech вирішила не включати в комплект Io програмне забезпечення для автоматичного розпізнавання рукописного тексту - незрозуміло.
В принципі, ніякого особливого технологічного прориву Io не демонструє - подібні продукти вже пропонувалися і раніше, наприклад CrossPad компанії AT Cross і ThinkPad TransNote від IBM (це портативні комп'ютери з цифровим пером і прикладеним блокнотом), проте Io в 2-3 рази дешевше.
Ще більш цікавий проект пропонує шведська компанія Anoto, яка розробила ручку, здатну замінити і клавіатуру, і інші пристрої введення інформації.
На перший погляд, сконструйована розробниками Anoto ручка нагадує звичайну кулькову, правда, кілька товстувата на вигляд. Однак «начинка» цього пристрою більше схожа на міні-комп'ютер, ніж на звичайну письмову приналежність.
У корпусі ручки розміщені цифрова відеокамера, графічний процесор, елемент живлення, пам'ять і передавач, який здійснює бездротову передачу даних в комп'ютер. Включення-виключення здійснюється шляхом зняття-надягання ковпачка. При цьому, як і в звичайній кульковою ручці, в голівці цього пристрою знаходиться тюбик чорнила, так що можна без особливої напруги користуватися ним як звичайним пером і при необхідності показати написане.
Писати можна на папері, яка розмічена особливим чином. Зовні такий папір практично нічим не відрізняється від звичайної і коштує трохи дорожче. У процесі письма камера в ручці виробляє інфрачервоні знімки з частотою більше 50 разів на секунду, після чого інформація обробляється графічним процесором і запам'ятовується або надсилається на відповідний пристрій, наприклад на персональний комп'ютер або ноутбук. Пам'ять самого пристрою може зберігати інформацію про декілька сторінок рукописного тексту. Так, наприклад, для того щоб послати e-mail, досить підкреслити текст від руки, після чого зробити позначку на спеціальній дільниці цього листа. Після цього можна навіть не підходити до комп'ютера - повідомлення надіслано. Допускається існування різних схем розташування службових полів. Наприклад, на листках записної книжки Anoto можуть бути додаткові поля, при позначці про які написане відправляється по електронній пошті, SMS або по факсу.
Вперше проект Anoto був реалізований компанією Sony в ручці, яка називалася Sony Ericsson Chatpen, потім було встановлено співпрацю з компаніями Logitech, MeadWestvacod і Microsoft. Зараз Anoto Group уклала угоду з японською компанією Hitachi Maxell, яка буде виробляти ручки для цифрового введення рукописної інформації в комп'ютери і інші пристрої. Hitachi Maxell планує випускати цифрові ручки на базі другої версії платформи Anoto. Вона дозволяє використовувати для передачі інформації інтерфейси Bluetooth або USB, а також забезпечує роботу з великою кількістю різних пристроїв. Hitachi Maxell планує самостійно проектувати і виготовляти ручки Anoto на замовлення інших компаній. Ці пристрої будуть призначатися як для корпоративних, так і для індивідуальних користувачів. Поставки перших електронних ручок виробництва Hitachi Maxell почнуться в другому кварталі 2003 року.
В даний час технології Anoto використовують уже кілька фірм. Наприклад, цифрові ручки випускає компанія SonyEricsson, а компанія 3M виробляє спеціальний варіант своєї клеїться паперу для заміток - Digital Post-it Notes.
Щоб компенсувати відсутність програм для розпізнавання текстів, можна звернутися до розробок молодої компанії Ecrio ( http://www.ecrio.com/ ), Що представила програмне забезпечення для обміну текстовими повідомленнями в реальному часі з використанням розпізнавання рукописного тексту.
У тій же області працює компанія Pen & Internet, яка створила програму Advanced Notes Recognition, здатну розпізнавати геометричні форми і рукописний текст.
У гру вступила і компанія Microsoft, реалізувавши в своєму ПО Windows XP Tablet PC (його почали встановлювати на нові ноутбуки в кінці минулого року) ще одну спробу поліпшення користувальницького інтерфейсу для цифрового пера і розпізнавання рукописного тексту. Крім того, компанія Microsoft планує врахувати досвід концептуальної розробки віртуальної ручки Anoto в подальшому просуванні своєї платформи .NET.
Клавіатури з повітря
ногие компанії намагаються сьогодні створювати різні варіанти віртуальних клавіатур, і, зі зрозумілих причин, далеко не у всіх це відразу добре виходить.
Однак недавно мало кому відома раніше компанія Canesta, що займається розробками інтегральних мікросхем, випустила набір компонентів, який наділяє комп'ютери здатністю розуміти жести. Мініатюрні пристрої з таким чіпсетом зможуть проектувати зображення повнорозмірною клавіатури і миші, а потім за допомогою тривимірного сенсора переводити руху рук і пальців в набираються символи і маніпуляції мишею. Цю концепцію в своїх віртуальних клавіатурах використовують і інші компанії, але Canesta планує продавати саме набори комплектуючих виробникам різних портативних пристроїв, стільникових телефонів і планшетних ПК.
Запатентована технологія компанії Canesta називається Electronic Perception і дозволяє, так би мовити, дешево і сердито розпізнавати тривимірні зображення за допомогою будь-яких, в тому числі мобільних і портативних пристроїв.
В основі створеної фахівцями Canesta системи лежать принципи, аналогічні використовуваним в радарах, однак замість радіохвиль вона випромінює світло.
Особливістю технології є те, що розраховується час, за який світло від джерела досягає різних ділянок сенсора. Сенсорні чіпи системи фіксують час, який потрібен фотонам, щоб пройти шлях від пристрою до об'єкта і назад, а вбудоване в чіпи ПО обробляє цю інформацію і створює тривимірну «карту» об'єкта в режимі реального часу.
Що стосується CMOS-сенсора з вбудованою технологією Electronic Perception, то він виробляється компанією UMC (United Microelectronics Corp, http://www.umc.com/ ) По 0,25-мкм техпроцесу. При потраплянні світла на один з світлочутливих елементів сенсора запускається лічильник тактовихімпульсів, який, власне, і грає роль вимірника часу. Далі мікроконтролер зіставляє проміжки часу для різних елементів і робить висновки про їх віддаленості від джерела. Існує і другий варіант побудови сенсора, який не потребує вимірювача часу завдяки використанню відрізків фіксованої довжини. Вперше компанія Canesta використовувала такі сенсори для демонстрації можливості створення віртуальної клавіатури Canesta Keyboard ( http://www.canesta.com/products.htm ).
Таку ультрапортативний клавіатуру неможливо втратити або забути на офісному столі. Набір складається з генератора інфрачервоних променів, проектора, що відтворює розкладку клавіатури на гладкій поверхні, і сенсора, що реагує на відображення інфрачервоного випромінювання. При використанні кишенькового комп'ютера або мобільного телефону на столі користувача з'являється проекція звичної повнорозмірною клавіатури.
Варто доторкнутися до віртуальної клавіші, і відбиті інфрачервоні промені потраплять на спеціальний сенсор, розташований на кишеньковому комп'ютері або мобільному телефоні. Оптичний сенсор відстежує становище предметів, в тому числі і пальців оператора, щодо проецируемих клавіш. За словами представників Canesta, набір інструментів для розробників дозволяє навіть симулювати звук «щелкающей» клавіші. Інфрачервоний сенсор сканує проецируемую поверхню 30 раз в секунду і є основою системи, створеної компанією. Після кількох тренувальних сесій ті, хто звик до роботи на стандартній клавіатурі, без особливих проблем набирають тексти зі швидкістю 600 знаків в хвилину, а користувачі зі стажем освоюють 800 і більше знаків в хвилину. Якщо спочатку рівень помилок становить приблизно 5%, то з часом користувачі звикають до віртуальної клавіатури і кількість невірно натиснутих клавіш істотно скорочується. Основною претензією тих, хто вже випробував пристрій, є те, що доводиться довбати пальцями по столу без будь-якої тактильної реакції, відповідної натискання клавішею. Джерело випромінювання, проектор і інфрачервоний сенсор з набором супутніх алгоритмів в сукупності складають Canesta Keyboard Perception Chipset, який компанія і просуває на ринки мобільної телефонії і кишенькових комп'ютерів стороннім виробникам.
На сьогоднішній день в світі вже продано близько 2 млн. Різних міні-клавіатур, тобто існує стійкий попит на пристрої введення інформації в портативні комп'ютери. Спочатку Canesta збирається стати ОЕМ-постачальником і не має намірів виходити на споживчий ринок.
Тим часом можливості технології не обмежені проекцією віртуальних клавіатур - співробітники Canesta стверджують, що створили ПО для віртуального міні-піаніно, де моделюється музичний інструмент.
Компанія також планує, що в другому поколінні пристроїв зможе розрізняти об'єкти на достатньому видаленні, що дозволить будувати модулі розпізнавання особистості в автоматизованих системах безпеки, інтелектуальні охоронні системи та системи бихевиористической ідентифікації (скажімо, ваш ПК буде впізнавати вас по тому, як ви себе ведете).
Ну а третє покоління своїх пристроїв Canesta збирається зробити таким, щоб на їх основі можна було побудувати системи попередження зіткнень автомобілів. Крім того, Canesta очікує, що замовниками її чіпів стануть виробники не тільки автомобілів і охоронних систем, але і різного медичного обладнання та тренажерів.
Комерційна експлуатація пристроїв, створених за технологією Canesta, намічена на другу половину 2003 року.
Варто відзначити, що не тільки вищеназвана компанія розробляє віртуальні клавіатури.
Існує також розробка ізраїльської компанії VKB - Virtual Keyboard. Компанія VKB, Inc. ( http://www.vkb.co.il/Technology.htm ) Була створена в серпні 2000 року в Єрусалимі з метою розробки віртуальних інтерфейсів для комп'ютерів, ноутбуків, мобільних телефонів. Тут використовується проектор, який також проектує зображення стандартної клавіатури на будь-яку поверхню. Проектор можна вмонтувати прямо в монітор або в будь-яке портативний пристрій. По всій видимості, тут теж реєструються руху пальців і асоціюються з натисканням на клавіші. Як би там не було, пристрій працює: пальці друкують на червоній сітці, яка проектується на стіл, а букви відображаються на екрані комп'ютера.
Важливою перевагою даного виробу є те, що, за повідомленнями преси, його поширенням буде займатися Siemens Procurement and Logistics Services (SPLS) - досить великий гравець на комп'ютерному ринку, що дозволяє сподіватися на сприятливу долю цього пристрою.
Розробники VKB згадують і про чинне за таким же принципом маніпуляторі «миша» або Touch Pad.
Подібний пристрій розробила також американська компанія Virtual Devices, причому тут віртуальна клавіатура під назвою VKey проектується прямо в повітрі. Зовсім мініатюрний проектор цієї системи (розміром з олівець або ручку) відображає якусь ґратчасту структуру, а VKey відстежує рухи пальців користувача за допомогою камери і завдяки решітці інтерпретує і записує удари по клавішах і руху мишею.
Шведська компанія Senseboard Technologies представила віртуальну клавіатуру для людей, что друкують сліпім методом. Принцип ее Дії Заснований на відстеженні та розпізнаванні рухів пальців с помощью тактильних датчіків (власне, тут об'єднуються Сенсорні технології зі штучних нейронних мереж). Пристрій назівається Senseboard VK (Virtual Keybord), хоча клавіатура ця даже НЕ Віртуальна, а скоріше уявним. А если Говорити точно, то власне Клавіатури немає Взагалі. Є датчики, які кріпляться на кисті рук, бездротової інтерфейс і програма розпізнавання сигналів від цих датчиків. Датчики зроблені з гуми і пластика, зручно приєднуються до долонь користувача і не заважають рухам пальців - це два м'яких на вигляд і на дотик скромних «браслета», що надягають на долоні. Тут немає ніяких кнопок - ні реальних, ні намальованих. Людина стукає по уявних клавішах, тобто імітує цей процес. Датчики фіксують комбінації м'язових напруг, кожна з яких характерна для натискання на певну клавішу.
Головною перевагою цього пристрою є відсутність клавіатури, а точніше компактність того, що її замінює. Пристрій призначений для користувачів мобільних комп'ютерів або людей з товстими пальцями. Як легко помітити, Senseboard VK буде мало корисна тим, хто не опанував методом «сліпої» друку. Розробники вважають, що таких людей в Америці менше, ніж в Європі, тому в першу чергу виріб орієнтують на американський ринок. Крім того, в Америці більше дуже повних людей, які мають проблеми і зі звичайними кнопками, а тим більше - з кнопками на мініатюрних кишенькових комп'ютерах. При цьому розробники стверджують, що дана технологія продемонструвала під час введення тексту більш високу точність, ніж цифрові пір'я-стило і системи з голосовою активацією.
Клавіатура має стандартну розкладку і бездротової інтерфейс, побудований за технологією Bluetooth. Щоб процес друкування можна було легко перервати і при цьому Senseboard VK не намагалася б інтерпретувати будь-які рухи як букви, в пристрої передбачена функція паузи. Загалом, Senseboard - це практично ідеальне рішення для КПК і так званих головних комп'ютерів: якщо і не друкувати, то вже керувати-то комп'ютером можна прямо в повітрі - датчики відслідковують скорочення м'язів при рухах пальців, а штучний інтелект перетворить їх в сигнали, відповідні натискання клавіш.
Керуючу рукавичку, призначену скоріше для ігор, ніж для серйозної роботи, випустила нью-йоркська компанія Essential Reality. Це пристрій являє собою якусь кібернетичну руку - рукавичку з датчиками, що фіксують зміну положення реальної руки, на яку вона надіта в просторі. Рухи долоні і пальців посилають, таким чином, інформаціюкомп'ютера про реальні жестах користувача і дають йому можливість управляти процесами, що відбуваються. Використовувати таку рукавичку можна і як звичайну мишу з розширеними можливостями, наприклад для розглядання з різних сторін тривимірних об'єктів. Сам пристрій - бездротове, а з комп'ютером (або ігровою приставкою) базова станція спілкується через USB-інтерфейс. Подивитися демонстраційний ролик з основними додатками роботи P5 можна на сайті компанії Essential Reality. У P5 використані гнучкі датчики і стежить система власної розробки Essential Reality. Розробники запевняють, що скоро подібна система замінить і клавіатуру, і миша, а в майбутньому може застосовуватися і у військовій промисловості, і в комп'ютерному дизайні, і в медицині.
На торішній виставці CeBIT'2002 в Ганновері було представлено ще кілька концепт-моделей віртуальних клавіатур. Наприклад, подібний продукт показала компанія Samsung. Новинка являє собою комплект, що складається з браслета, який надягає на зап'ясті, і декількох кілець на пальці. Таким чином, зчитуючи руху зап'ястя і пальців, пристрій виводить потрібні літери на екран. Перша версія пристрою (Scurry) могла працювати тільки з однією рукою, друга ж - Scurry 2 здатна працювати вже з двома руками. Як заявила компанія Samsung, остання версія такої «клавіатури» буде використовувати для зв'язку бездротової інтерфейс Bluetooth. Пристрій, виготовлений компанією Samsung, також дозволяє імітувати клавіатуру на будь-якій гладкій поверхні. Scurry стежить за кутовими відхиленнями пальців, визначаючи моменти, коли пальці «стосуються» невидимих клавіш. «Клавіатура» від Samsung влаштована так само, як і інші маніпулятори: датчики руху кріпляться до пальців і фіксують напругу м'язів і кут нахилу пальців в просторі - тобто Scurry діє за принципом гіроскопа. Scurry скоро повинна надійти в продаж і буде коштувати близько 50 дол.
Загалом, клавіатури без клавіш готові до зустрічі з користувачами, так що потенційним власникам настав час приступати до тренувань: вчитися друкувати з зав'язаними очима, утримуючи в своїй уяві образ нинішніх букв і керуючих клавіш, стрімко йдуть в минуле.
КомпьютерПресс 1'2003