Computing persuasivo e pervasivo

Nel 2000, il Massachusetts Institute of Technology ha lanciato un ambizioso progetto per trasformare il modo in cui il mondo usa i computer. Il vecchio modello: una scatola, un monitor e una tastiera. Il nuovo: computer pervasivi e invisibili come l'aria che respiriamo. Lo chiamavano Project Oxygen.

Per una panoramica degli obiettivi del progetto e una domanda e risposta con i suoi fondatori, vedere Il vento nuovo del progetto Oxygen .

Ora, dopo quasi due anni, le prime tecnologie stanno uscendo dai laboratori. I leader del progetto, il capo del Laboratorio di informatica Victor Zue, il direttore associato Anant Agarwal e il direttore del Laboratorio di intelligenza artificiale Rodney Brooks, insistono sul fatto che il progetto Oxygen riguarda un'idea, non i prodotti. Ma gli sponsor aziendali, tra cui Hewlett Packard, Nokia e Philips, attendono con impazienza i loro risultati. Revisione della tecnologia è andato nei laboratori per avere un'anteprima di tre aspetti dell'ossigeno che mostrano particolari promesse: Cricket, un sistema di calcolo sensibile alla posizione; l'Intelligent Room, un ufficio high-tech che funge anche da laboratorio di ricerca sull'interfaccia visiva; e il microprocessore Raw, un chip ultra-programmabile a bassa potenza progettato per alimentare i dispositivi portatili del 21° secolo. Insieme queste tecnologie, dicono i loro creatori, porteranno i computer ovunque e da nessuna parte.

Un affare grezzo

I computer palmari hanno fatto molta strada da quando Apple ha presentato il suo Newton nel 1993. Un tempo poco più di un glorificato Rolodex, i palmari oggi rivaleggiano con le prestazioni e la gamma di applicazioni dei PC desktop. Ma velocità più elevate e più processori specializzati li hanno resi affamati di energia e la durata della batteria continua a essere un fattore limitante. Per affrontare il problema dell'alimentazione, i ricercatori di Oxygen, guidati da Agarwal, stanno costruendo un chip più flessibile e meno energivoro che chiamano Raw Architecture Workstation, o Raw. Oggi, le persone costruiscono [chip] personalizzati per video, grafica, reti e così via, afferma Agarwal. Abbiamo un singolo processore che può fare tutte queste cose.

Ciò non solo ottimizza le prestazioni, specialmente per attività come l'elaborazione video, che si impantanano nella memoria, ma consente di risparmiare energia, una caratteristica essenziale per qualsiasi piccolo dispositivo alimentato a batteria. E la programmabilità si estende non solo all'integrazione di funzioni discrete. Potrebbe aprire entusiasmanti scoperte in aree come le radio software, che possono facilmente passare da più protocolli cellulari.

Rendendo i percorsi dei dati altamente programmabili, Raw evita la memoria centralizzata e i sistemi di registro. In un tipico processore potrebbe essere necessario far rimbalzare un pezzo di dati. Ma con Raw, va dritto dove voglio che vada, dice Agarwal.

L'architettura Raw assomiglia a una rete di riquadri, ciascuno contenente funzioni per istruzione, istruzione switch, memoria dati, unità logiche, registri e uno switch programmabile. Prestiamo molta attenzione all'interconnessione, ai fili, dice Agarwal. Se esponi l'interconnessione al software, puoi personalizzare il modo in cui i dati fluiscono attraverso il chip. Puoi orchestrare il flusso di dati. Ora il mio software può abbinare l'hardware con l'applicazione.

Il prototipo di computer palmare di Oxygen, l'Handy 21, utilizza una fotocamera (in alto) per eseguire il riconoscimento facciale.

Il primo dispositivo che il chip alimenterà sarà il modello palmare di Oxygen, quello che chiamano Handy 21. Il prototipo Handys integra il riconoscimento vocale, le comunicazioni wireless e le applicazioni affamate di energia video che trarrebbero vantaggio dal design all-in-one di Raw. Un prototipo del processore Raw, in fase di sviluppo con IBM Microelectronics, dovrebbe arrivare entro l'anno.

Il grillo cinguetta

Al Project Oxygen, i ricercatori ritengono che un computer mobile possa essere più utile se sa dove si trova e cosa c'è intorno. Entra nel Cricket Indoor Location System, una rete di trasmettitori wireless che fornisce ai dispositivi mobili come Handy 21 informazioni sulla loro posizione fisica, che possono utilizzare per trovare dispositivi statici come stampanti o uscite, nonché altre persone.

Il rilevamento della posizione è un argomento caldo ora alla luce dei requisiti avanzati 911 della Federal Communications Commission che richiedono che il 95% di tutti i telefoni cellulari includa la tecnologia di identificazione automatica della posizione come il Global Positioning System entro la fine del 2005.

L'obiettivo, afferma il professore associato di LCS Hari Balakrishnan, è sviluppare un'alternativa interna al tracciamento GPS satellitare, che raramente funziona all'interno degli edifici e spesso non funziona all'esterno vicino a edifici alti.

All'interno degli edifici, il multipath e l'interferenza magnetica interrompono i dispositivi di localizzazione tradizionali. Far funzionare qualcosa al chiuso è particolarmente impegnativo, afferma Balakrishnan. L'obiettivo per noi è ottenere distanze lineari di pochi centimetri in modo che tu possa dire dove ti trovi entro un piede o giù di lì.

Il trucco di Cricket è far sì che ogni beacon trasmetta continuamente due segnali: uno radio e uno a ultrasuoni. Poiché la radio scorre alla velocità della luce e gli impulsi ultrasonici viaggiano alla velocità del suono, il software Cricket che governa il dispositivo di ascolto integrato in un componente hardware può calcolare la differenza di tempo tra i due per determinare la posizione. Quindi, se c'è un gap di dieci millisecondi, allora sei a circa tre metri di distanza, dice Balakrishnan.

I beacon Cricket a basso costo e alimentati a batteria possono essere installati rapidamente sul soffitto senza calibrazione, facilitando così la scalabilità. Sono posizionati in modo che qualsiasi dispositivo di ascolto possa ricevere segnali da tre o quattro dispositivi contemporaneamente per localizzare ulteriormente la posizione. I cricket beacon possono anche inviare altre informazioni oltre le coordinate della posizione, ad esempio trasmettendo l'identità delle risorse chiave di sua competenza.

Il team di Oxygen sta anche lavorando su un prototipo di Cricket Compass in grado di determinare la direzione in cui è rivolto il dispositivo di ascolto. Dotando ogni dispositivo di ascolto di più ricevitori ad ultrasuoni posti molto vicini tra loro, possono confrontare le minuscole differenze tra i tempi di ricezione, determinando così l'orientamento. Questa capacità potrebbe aiutare a indirizzare un computer a inviare informazioni al display più vicino o potrebbe migliorare le applicazioni informative e del punto vendita. Ad esempio, gli acquirenti possono puntare il palmare verso l'esposizione di un negozio per informarsi sulle vendite nelle vicinanze, oppure i visitatori di un museo possono scaricare informazioni su un'esposizione nelle vicinanze. Il cricket non è legato a una particolare frequenza radio e Balakrishnan afferma che potrebbero passare al Bluetooth se la tecnologia decolla. Sensibili alle sfumature del fratello maggiore di Cricket, i ricercatori stanno anche progettando intricate protezioni per la privacy degli utenti.

L'impatto maggiore di Cricket può arrivare nei sistemi embedded che non tengono traccia delle persone in un ufficio, ma delle parti attraverso un magazzino. In effetti, il gruppo di Balakrishnan sta sperimentando una libreria cablata, in cui ogni libro presenta un tag radio tracciato da un sistema simile a Cricket. Una migliore tracciabilità delle merci durante la loro produzione e consegna potrebbe far risparmiare miliardi in furti, perdite e inefficienze, evitando le preoccupazioni per la privacy legate al tracciamento delle persone.

La stanza intelligente

Se, come suggerisce il regista di LCS Victor Zue, Project Oxygen è un grande parco giochi, allora l'Intelligent Room è la nuova fantastica palestra della giungla nel mezzo. La sala ospita una varietà di progetti che esplorano nuovi strumenti collaborativi e interfacce audio/visive. Per Oxygen, il Laboratorio di Intelligenza Artificiale si sta concentrando sulle tecnologie di riconoscimento vocale e visivo che aiuteranno a dare forma a Enviro 21 di Oxygen, un dispositivo di controllo della stanza che consente agli utenti di interagire in modo naturale con il computer.

A prima vista, l'Intelligent Room sembra una tipica sala riunioni, anche se con un eccesso di display live board proiettati dal computer sul muro. Interagisci con i display tramite voce, penna ottica, gesti o, se tutto il resto fallisce, un pannello a sfioramento. Il soffitto è tempestato di una serie di 32 microfoni, due videocamere standard e due videocamere stereoscopiche.

Un obiettivo fondamentale è migliorare le comunicazioni tra microfoni e telecamere in modo che il computer possa determinare a chi prestare attenzione. Il compito di identificare i relatori è importante sia per controllare le videoconferenze, sia per lasciare che il computer risponda ai comandi dell'utente senza confondersi. Alla fine, tali comunicazioni, che sono orchestrate tramite l'innovativo software di rete di Oxygen, Metaglue, aiuteranno anche il computer a personalizzare le risposte per ogni individuo.

Nei sistemi di visione tradizionali hai telecamere mono che cercano di rilevare oggetti estraendo lo sfondo preregistrato, ma cambiare l'illuminazione inganna la telecamera, afferma Krzysztof Gajos, un A.I. Ricercatore di laboratorio e direttore tecnico della Sala Intelligente. Con le telecamere stereo, non possiamo solo registrare l'immagine di sfondo, ma anche la forma dello sfondo. È molto più robusto.

Oxygen è anche interessato a ciò che le persone stanno guardando, ad esempio per aiutare il computer a decidere quali display utilizzare per una visualizzazione ottimale. Il software tiene traccia del modo in cui guarda un utente combinando un software di riconoscimento facciale con le informazioni 3D fornite da una telecamera stereo. Per identificare l'orientamento, l'algoritmo del montante di testa determina come cambiano le caratteristiche del viso durante il movimento. Tra le altre applicazioni, i ricercatori sperano di montare il sistema di tracciamento sui robot per migliorare la navigazione.

Il ricercatore Harold Fox ha dimostrato SAM, un display animato per computer che mostra diverse emozioni per rivelare il suo stato. Invece di premettere i comandi dicendo computer, che può creare confusione nelle riunioni, l'utente guarda semplicemente la grafica e il prototipo di Fox sa ascoltare. Quando l'utente distoglie lo sguardo, SAM si disattiva.

Se SAM o Cricket o Raw riescano mai a entrare nelle sale conferenze, nei corridoi e nei palmari nelle attività quotidiane è una domanda a cui non verrà data risposta per anni. Ma una cosa è certa: i concetti che ispirano lo faranno senza dubbio.

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