La penna magica di Microsoft

Se Jian Wang avesse fatto a modo suo, tutto sarebbe digitale.

Odio le stampanti: trasformano le cose digitali in analogiche, scherza, guadando un mare di cubicoli al Microsoft Research Asia a Pechino, in Cina. Quarantenne e allampanato, l'informatico è specializzato nell'inventare nuove interfacce per computer per colmare il divario tra analogico e digitale. La sua interfaccia, tuttavia, è un ampio sorriso, che completa la sua camicia di jeans e i modi disinvolti.

Questa storia faceva parte del nostro numero di maggio 2004

• Vedi il resto del problema
• sottoscrivi

Fermandosi a una scrivania, Wang prende una penna rettangolare e argentata delle dimensioni di un pennarello magico e scarabocchia alcune correzioni su un documento cartaceo. Ma questa non è una penna normale. Pochi secondi dopo, i suoi commenti appaiono sullo schermo di un computer vicino, sovrapposti alla versione elettronica del documento nel punto esatto in cui ha scritto sulla copia cartacea. La penna di Wang cattura la scrittura a mano e consente agli utenti di apportare modifiche ai file digitali su carta.

Questa penna universale, come la chiama Wang, potrebbe trasformare il modo in cui le persone interagiscono con i computer. A differenza degli aggeggi che scrivono su schermi di computer o speciali blocchi di carta, l'invenzione di Wang utilizza inchiostro normale, funziona con carta normale e consente agli utenti di combinare testo e diagrammi scritti a mano con contenuti digitali di rapporti, riviste e pagine Web. Un dirigente in viaggio in aereo, ad esempio, potrebbe contrassegnare una copia cartacea di un rapporto e successivamente trasferire automaticamente le modifiche al file sul proprio computer.

La penna digitale di Wang riflette anche una trasformazione in corso nel processo di invenzione in alcuni grandi laboratori aziendali, un'ibridazione tra l'inventore solitario e la tradizionale ricerca e sviluppo aziendale. Wang è l'inventore principale della penna, ed è la sua intuizione, audacia e creatività che hanno in gran parte guidato lo sforzo per svilupparla. Ma allo stesso tempo, non avrebbe potuto fare progressi così rapidi senza l'esperienza collettiva di Microsoft in algoritmi di riconoscimento di modelli, visione artificiale, tecnologie di scrittura a mano e software di modifica del testo. Personalmente, ne sono davvero entusiasta, afferma Rick Rashid, vicepresidente senior di Microsoft Research, la cui sede principale è a Redmond, WA. È un esempio di un nuovo tipo di incubazione del prodotto che facciamo,... uno che riunisce persone con molte abilità diverse per risolvere un problema unico.

Microsoft Calling

Pile himalayane di carte riempiono l'ufficio di Wang, nonostante la sua dichiarata avversione per le stampe. Tra questi ricordi del mondo analogico, l'inventore descrive gli inizi del progetto della penna. Come professore di psicologia ingegneristica alla Zhejiang University di Hangzhou, in Cina, Wang si era fatto un nome nelle interfacce uomo-computer e nei sistemi di realtà virtuale. Poi, nel 1998, all'apice della sua carriera accademica, ricevette un'e-mail criptica da Kai-Fu Lee, un rinomato ricercatore che stava appena avviando il laboratorio Microsoft di Pechino. Lee suggerì di incontrarsi ma era troppo impegnato per spiegare perché. Non so come abbia avuto il mio nome, ride Wang, e non ha spiegato chi fosse.

Sentendosi avventuroso, Wang è andato comunque. Scoprì rapidamente che lui e Lee condividevano l'ambizione di creare un'interfaccia utente per computer basata sulla scrittura a mano. Il progetto della penna è stato ispirato in parte dal desiderio di Wang di consentire ai computer mobili di gestire le lingue asiatiche scritte a mano. Ma dalla sua ricerca accademica sulle interfacce 3D, aveva appreso che se la tecnologia non è progettata per essere pratica e attraente per una varietà di utenti, non sarà ampiamente adottata. Volevamo fare un passo avanti, non miglioramenti, dice, aggiungendo che in Microsoft aveva trovato un partner perfetto. Ho capito che questo è il posto giusto se vuoi che la tua invenzione venga utilizzata da milioni di persone invece che da una coppia. Con quella motivazione, Wang lasciò l'Università di Zhejiang e si unì al laboratorio di Pechino nell'autunno del 1999.

Immediatamente, Wang, Lee e un gruppo di ricercatori hanno iniziato sessioni di brainstorming quotidiane per appianare le sessioni degli obiettivi del progetto che alla fine includevano il loro capo principale. Quando abbiamo parlato con Bill [Gates] di questa tecnologia, dice Wang, ci siamo resi conto che stavamo inventando un nuovo tipo di documento, non solo una penna. L'idea chiave, che si adatta all'attività di Microsoft di rendere più utili i computer per ufficio, era che un documento potesse essere mantenuto digitale anche quando stampato, con il giusto tipo di interfaccia penna e software.

Ci sono voluti la parte migliore di quattro anni per farlo funzionare. Non solo Microsoft è rimasta fedele a Wang, ma gli ha anche permesso di creare un team di circa 20 ricercatori, dandogli accesso alle competenze di programmazione e hardware di cui aveva bisogno per progettare la penna. Dopo alcune false partenze, inclusa una versione ingombrante che deduceva ciò che l'utente stava scrivendo dai movimenti della penna, il team di Wang ha approfittato dei progressi negli algoritmi di visione artificiale e ha basato il rilevamento della penna su una semplice fotocamera digitale.

La prima sfida dei ricercatori è stata trovare un modo per determinare la posizione della penna sulla pagina. La loro soluzione prevede un software speciale che inserisce un motivo di sfondo appena visibile, come una filigrana, su carta da copia standard durante la stampa di un documento (vedere Mettere la penna sul...computer, di seguito). Ciò consente al computer di capire non solo esattamente dove si trova la penna rispetto al documento, ma anche quale documento viene modificato, poiché ogni pagina ha un codice univoco. Un sensore di pressione nella penna attiva una minuscola fotocamera incorporata, che scatta immagini della scrittura dell'utente. Le immagini sono memorizzate nella penna su un chip di memoria come quelli che si trovano nelle fotocamere digitali; se portata a pochi metri da un PC o laptop su cui è installato l'apposito software, la penna trasmette le immagini in modalità wireless tramite una connessione Bluetooth.

Mettere la penna sul... computer

La penna contiene una fotocamera digitale, un sensore di pressione, una radio Bluetooth e un chip di memoria. Mentre l'utente scrive su carta, la fotocamera scatta piccole immagini dell'inchiostro.
La carta ha un motivo di sfondo, come una filigrana, che viene stampato con il documento. Il computer utilizza questo codice per capire esattamente dove si trova l'inchiostro sulla pagina.
Il computer riceve la sequenza di immagini in modalità wireless e ricostruisce la grafia al posto giusto nel file del documento digitale. Con uno speciale software di editing, l'utente può quindi manipolare e formattare la scrittura a mano.

Interpretare quelle immagini e incorporarle in file digitali si è rivelato un problema più difficile. Il trucco, spiega Wang, è far sì che il computer riconosca diversi tipi di scrittura e disegni - per sapere cos'è una scatola, cos'è una frase e cos'è uno scarabocchio - solo da una serie di foto. Innanzitutto, gli algoritmi di visione artificiale classificano le sequenze di segni come parole, diagrammi o forme, tutte manipolabili. Quindi il software di riconoscimento dei caratteri, oggetto di anni di intense ricerche presso Microsoft e altrove, dà un senso al testo scritto a mano. Sullo schermo del computer, i segni dell'utente vengono visualizzati come grafia incorporata nel documento. Gli strumenti software possono quindi convertire la scrittura in testo digitato e grafica renderizzata; con questi strumenti, l'utente può manipolare, ad esempio, caselle e testo da un diagramma di flusso disegnato a mano.

Oltre a consentire agli utenti di importare e manipolare testo, tabelle e grafici scritti a mano, afferma Wang, la penna consentirà a più collaboratori di fare commenti su stampe separate di un documento; il computer potrebbe quindi integrarli tutti nello stesso file. Il risultato finale, afferma Wang, sarà un'interfaccia simile a uno scanner portatile, ma abbastanza intelligente da comprendere le immagini che cattura e da realizzare il sogno del suo inventore di trasformare cumuli di carta analogica in file digitali.

Penne Pervasive

Lontano dal laboratorio, davanti a un pasto a base di zuppa di polpette in stile Shanghai e pesce al vapore, Wang spiega come la cultura del laboratorio promuove l'invenzione. Oltre a condividere una mentalità di lavoro duro, mangia duro, dice, i membri del laboratorio e i leader sono ricercatori esperti che capiscono che le scoperte richiedono tempo. Non devi sempre metterti alla prova in un mese, o anche un anno, dice Wang. Quindi i ricercatori hanno la flessibilità di provare una varietà di approcci, importanti per progetti ambiziosi come reinventare la penna.

Microsoft Research Asia è un grande laboratorio aziendale, che impiega 150 ricercatori a tempo pieno, ma ha sorprendentemente poca burocrazia, afferma Wang. Nessuna procedura di approvazione speciale. Nessun mandato pesante dall'alto. L'azienda tenta di coltivare l'invenzione dando ai suoi ingegneri la libertà di esplorare interessanti vie di ricerca a lungo termine, rimanendo concentrata sui risultati a breve termine stabilendo traguardi e conducendo revisioni del progetto alcune volte all'anno. Ciò lo rende più simile a un ambiente in stile accademico, afferma Wang. Pubblichiamo articoli, partecipiamo a conferenze e ospitiamo molti professori in visita. È un ambiente aperto.

Gli osservatori affermano che questa apertura è essenziale per la produttività del laboratorio, soprattutto in un paese con una storia limitata di ricerca aziendale. Sono stati un successo grazie ai loro legami con il mondo accademico, afferma Shiqiang Yang, vicepresidente esecutivo del Dipartimento di informatica e tecnologia della Tsinghua University, una delle principali scuole di ingegneria di Pechino. Il libero scambio di idee con studenti e professori ha rafforzato la posizione del laboratorio nella comunità accademica e questo lo aiuta a reclutare alcuni dei migliori studenti e scienziati informatici cinesi.

Gli stretti legami stanno dando i loro frutti: più di 70 tecnologie sviluppate nel laboratorio di Pechino sono state introdotte nei prodotti Microsoft in aree come la grafica dei videogiochi e il riconoscimento vocale per la dettatura. Per quanto riguarda la penna digitale di Wang, potrebbe aprire nuovi mercati per Microsoft. Sebbene la commercializzazione sia ancora lontana qualche anno, il team di Wang sta discutendo con i gruppi di sviluppo prodotto dell'azienda a Redmond. Non sono stati ancora realizzati piani di prodotto specifici, afferma Rashid, ma genera molte idee entusiasmanti su ciò che potrebbe essere possibile.

In effetti, le tecnologie sviluppate dal gruppo di Wang nel corso del progetto della penna stanno già pagando dividendi all'azienda. Il software in grado di riconoscere e manipolare la scrittura a mano su uno schermo è una funzionalità del sistema operativo Tablet PC Microsoft rilasciato nel 2002. Il mercato asiatico potrebbe essere il primo punto di ingresso per interfacce come la penna digitale a causa della richiesta di software per riconoscere e modificare Caratteri delle lingue asiatiche, il cui semplice numero li rende noiosi da inserire utilizzando le tastiere.

Con ogni nuova invenzione, ci sono numerose sfide nel trasformare un prototipo entusiasmante in un prodotto reale; ma qui, la formazione di Wang in psicologia e fattori umani dovrebbe servirgli bene. La penna e il suo software devono essere resi più facili da usare, dice; i clienti non tollereranno una maggiore complessità. Con i rimanenti nodi risolti, tuttavia, l'invenzione ha il potenziale per diventare onnipresente, a causa della familiarità e della praticità delle penne ordinarie. La penna è così pervasiva, così espressiva e una delle migliori invenzioni, dice Wang. Quindi penso che la penna potrebbe essere un ottimo dispositivo informatico per il futuro.

Alla fine, dice Wang, tutto ciò che è sulla tua scrivania - libri, riviste, stampe - avrà una connessione digitale al tuo computer. È quello che lui chiama chiudere il cerchio tra analogico e digitale. E con l'aumento della potenza di calcolo e della memoria, un dispositivo come la penna di Wang potrebbe diventare la principale interfaccia del computer utilizzata dalle persone in viaggio. Wang prevede che gli utenti non solo possano inserire e archiviare dati ma anche, con un computer palmare wireless, accedere alle informazioni in, ad esempio, un articolo di una rivista semplicemente sottolineando le parole che possono essere riconosciute e consultate sul Web.

Con così tanto da fare, però, Wang non ha tempo da perdere. Potrebbe lavorare per una delle più grandi aziende del mondo, ma mantiene ancora le lunghe ore notturne di un inventore solitario. Dopo cena, mentre la maggior parte di Pechino è buia e tranquilla, torna al lavoro, intento a disegnare il futuro delle interfacce uomo-computer.

nascondere