`

СПЕЦИАЛЬНЫЕ
ПАРТНЕРЫ
ПРОЕКТА

Архив номеров

Что для вас является метрикой простоя серверной инфраструктуры?

Best CIO

Определение наиболее профессиональных ИТ-управленцев, лидеров и экспертов в своих отраслях

Человек года

Кто внес наибольший вклад в развитие украинского ИТ-рынка.

Продукт года

Награды «Продукт года» еженедельника «Компьютерное обозрение» за наиболее выдающиеся ИТ-товары

 

Wearable компьютеры: история, концепции, перспективы

+22
голоса

Продолжая публикацию архивных материалов нашего издания, предлагаем вашему вниманию статью из № 41 (160) «Компьютерного Обозрения» от 29 октября 1998 г. В этом материале речь идет о носимых компьютерах. За 20 лет, конечно же, изменилась элементная база, но, увы, воз wearable-компьютеров по большому счету попрежнему все там же.

— Послушайте, Бог создал мир за семь дней, а вы шили брюки целых три месяца!
— Ну и сравните теперь этот мир и эти брюки...

Бородатый анекдот

При всей моей нелюбви к технократизму предмет этой статьи — сугубо технократическое явление. Медленно, но уверенно вырываясь в мир из тихих лабораторий и исследовательских центров, новая волна «персонального компьютинга, который всегда с тобой» уже почти набрала силу цунами и может в недалеком будущем или всех нас «накрыть с головой», или кардинально изменить окружающий мир. К сожалению, идеологов и основателей теории wearable мало интересуют (точнее, совсем не интересуют, что свойственно всем технократам) вопросы физиологической совместимости человека и wearable-компьютера, а также возможные социальные последствия тотальной (как в смысле пространства, так и времени) компьютеризации. А ведь на самом деле все это вовсе не игрушки: никакого оптимизма не вызывают и «тихий кризис», почему-то обходящий стороной достаточно консервативную старушку-Европу, и последние результаты анализа всемирного рынка труда (около 1 млрд безработных), и нарушения психики детей после просмотра японских «мультиков», и, наконец, потенциальные опасности, связанные с пресловутой проблемой 2000 года. Поэтому надо хоть иногда вспоминать, что кроме экрана монитора и HTML существуют еще и книги, которые пишет не только Билл Гейтс и Энди Гроув, но и Станислав Лем...

ДВЕ КОНЦЕПЦИИ

Понятие «wearable» (предмет одежды) на удивление точно для компьютерной терминологии характеризует саму концепцию массового wearable-компьютинга: сделать компьютер настолько привычным, незаметным и необходимым, что его можно будет трансформировать в элемент одежды. Более узкое и, на мой взгляд, очень перспективное определение концепции специализированных wearable-систем формулируется кратко: «компьютер, освобождающий руки для работы».

 история, концепции, перспективы

ВОТ ТАКАЯ ИСТОРИЯ...

Несмотря на кажущуюся новизну этих концепций, история wearable-компьютеров уходит своими корнями в далекий... 1268 г. Именно этим годом датируется первый письменный источник (автор -Роджер Бэкон) об использовании линз в оптических и повседневных целях. В 1665 г. Роберт Хук в предисловии к своему труду «Микрография» практически полностью предсказывает современную концепцию wearable-компьютера: «...как зрительные стекла значительно улучшают нашу способность видеть, не является невероятным появление многих механических изобретений, совершенствующих и другие органы чувств...». В 1907 г. по заказу летчика Альберто Сантоса-Дюмон знаменитым ювелиром Картье был изготовлен первый специализированный механический wearable-вычислитель, освобождающий руки для пилотирования самолета, — авиационный наручный хронометр с браслетом. Год 1945-й ознаменовался, кроме окончания Второй мировой войны, созданием Веннивером Бушем концепции устройства «тетех» (memory expander — расширитель памяти): «тетех — устройство, с помощью которого человек сможет хранить все свои книги, записи и переписку...». В 1960 г. (начало расцвета кибернетики и научной фантастики) была запатентована даже по меркам сегодняшнего дня удивительная система «Сенсора-ма», состоящая из шлема-дисплея бинокулярного типа, вибрационного сиденья, стереонаушников, управляемого кондиционера и имитатора запахов. Предназначалась «Сенсорама» для замены обычных кинотеатров и придания большей зрелищности тому, что сейчас называется entertainment. С середины 60-х годов в wearable-направлении начинается фаза реализации: в 1966 г. основатель машинной графики Айвэн Сазерленд (Ivan Sutherland) создает первый head-mount (трудно кратко перевести эту идиому на русский, дословно — носимый на голове) дисплей с компьютерным управлением; в 1967 г. в лабораториях Bell Helicopter рождается аналоговый вычислитель для пилотов вертолетов с head-mount дисплеем и системой распознавания голосовых команд, позволяющий изменением положения головы управлять внешними инфракрасными камерами во время ночных полетов; 1968 г. можно назвать годом рождения PDA. Именно в этом далеком году, 8 декабря, Дуглас Энгельбарт продемонстрировал систему NLS — ручной портативный терминал со специализированной клавиатурой для набора команд одной рукой, встроенным текстовым процессором, мультиоконной оболочкой, средствами фильтрации электронной почты, мультимедиа, мышью, поддержкой конференционной работы над документами и еще Бог знает чем! В семидесятые годы, вместе с отрезвлением от «кибернетической эйфории», началось практическое использование многих кибернетических идей: была разработана wearable-система для незрячих, преобразующая изображение с head-mount видеокамеры в тактильное поле, проще говоря, яркость точек растрового изображения с разрешением 32×32 отображалась соответствующим движением якорей 1024-х миниатюрных электромагнитов-соленоидов, размещенных в узлах 10-дюймовой по диагонали сетки. «Отображающая» часть устройства с сеткой электромагнитов представляла собой не совсем обычную... майку. С конца 70-х годов начинается продолжающаяся по сей день «wearable-гонка»: 1979 г. — Sony выпустила первый плейер Walkman; 1980 г. — в США подана заявка на патент «Светодиодный растровый дисплей» (патент выдан в 1982 г. под номером 311999); американский студент Стив Манн переделывает обычный 8-битовый ПК Apple II в wearable с head-mount дисплеем для управления фото- и киноаппаратурой в ходе съемок. И наконец, 1984 г. открыл миру новую концепцию развития (или деградации — все зависит от точки зрения) человечества: именно в этом году Уильям Гибсон (William Gibson) написал знаменитый фантастический роман «Neuro-mancer» — библию сторонников киберкультуры и киберпанков, анти-утопический вариант будущего -полулюди-киборги с имплантированными компьютерами...

WEARABLE СЕГОДНЯ — УЖЕ НЕ ЖУРАВЛЬ В НЕБЕ, НО ЕЩЕ И НЕ СИНИЦА В РУКАХ...

Как массовому явлению распространению wearable-компьютеров до недавнего времени препятствовали не столько недостаточная производительность микропроцессоров и дороговизна миниатюрных накопителей, сколько несовершенство устройств графического вывода информации. Так как wearable должен «освобождать руки», то единственно возможным решением (правда, совсем неочевидным) поуже сформировавшейся традиции считаются head-mount дисплеи. Безукоризненно работающие в настольных дисплеях ЭЛТ, даже разработанные специально для head-mount приложений (военные давно освоили и широко применяют идеи wearable), обладают существенными недостатками: высокие напряжения питания, низкое разрешение, хрупкий и габаритный конструктив... ЖК-пане-ли и TFT-матрицы были или слишком дорогими, или некачественными... Но за последний год ситуация коренным образом изменилась -промышленно выпускаются полноцветные микродисплеи с разрешением до 1024×768, частотой вертикальной развертки 60 Hz, диагональю 10 — 12 мм, цифровым интерфейсом и стоимостью до $100. При правильно выбранной оптической системе подобные микродисплеи обеспечивают визуальный эффект 15-17-дюймового монитора, наблюдаемого с расстояния 30~40 дюймов. Все эти качества в сочетании с низким (2,5~ 3,3 В) напряжением питания и малой потребляемой мощностью (до 100 мВт), учитывая обвальное снижение цен на микропроцессоры, оперативную и флеш-память, практически гарантируют грядущее массовое «наступление» wearable-компьютинга, тем более что существуют целые семейства как самодельных wearable-прототипов, так и серийных устройств.

КОНЦЕПЦИЯ МАССОВОГО WEARABLE, ИЛИ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЙ ТАМАДА

Профессиональный тамада, как показывает практика, может вывести из себя кого угодно... Свойственна этой профессии некоторая, мягко говоря, назойливость. Но любому тамаде далеко до wearable-компьютера: «Одним из ключевых отличий между wearable-компьютерами и существующими ноутбуками, палм-топами и PDA является то, что wearable работают всегда, оценивая окружающую среду с помощью сенсоров и предоставляя информацию своему носителю, т. е. пользователю, даже тогда, когда он (носитель) ее не запрашивает. Это открывает дверь к полному диапазону приложений класса расширенной памяти, специфических для wearable» (с сайта wearables, www.media.mit). Не знаю, как насчет двери в «расширенную память», но при таком «ненавязчивом» информационном сервисе искаженное восприятие мира с последующей дверью в психиатрическую лечебницу, по-моему, гарантировано... Дальше -больше: wearable вообще, оказывается, должны изменять картину реальности, дополняя ее элементами виртуального окружения, что именуется концепцией «расширенной реальности». В рамках этой концепции подразумевается практически идеальная изоляция (для начала — на уровне визуального и слухового восприятия) носителя wearable от «действительной» реальности, при этом сам wearable-компьютер выполняет одновременно роль фильтра «действительной» реальности и формирователя виртуальной. Первые шаги на этом пути уже сделаны — кто-то, например, пытался жить в искаженном визуальном пространстве (с помощью wearable осуществлялось преобразование в реальном времени стереоизображения с двух видеокамер в косоугольную систему координат, и уже искаженная картина мира отображалась двумя head-mount дисплеями), кто-то создал wearable-систему запоминания человеческих лиц на обычном Intel 486, позволяющую в течение 1 с найти в базе данных из 8 тыс. описаний «досье» на наблюдаемого head-mount камерой субъекта...

 история, концепции, перспективы

Трудно сказать обо всем этом что-либо хорошее, и даже в исторически благополучных США, не прошедших «суровой школы» тоталитаризма, становится все более популярной тема всевидящего Большого Брата из книги Оруэлла...

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ WEARABLE, ИЛИ КОМПЬЮТЕРЫ, ОСВОБОЖДАЮЩИЕ РУКИ

Оставим киберпанкам прелести виртуальных реальностей, и обратимся к вещам, понятным простым смертным. Тем более что технология специализированного wearable-компьютинга сейчас находится «под крылышком» такой хорошо известной (и отнюдь не страдающей технократизмом) организации, как DARPA. Итак, к основным направлениям развития специализированных wearable-систем следует отнести индустриальные, военные и технологические приложения. Причем в каждом из этих направлений wearable-компьютеры достаточно широко используются уже не один год.

Wearable-компьютинг индустриального направления лучше всего кратко охарактеризовать примером успешно работающей системы, развернутой компанией Federal Express (для справки немного о масштабах компании FedEx: 125 тыс. работников, 560 самолетов, 40 тыс. транспортных машин, 50 млн электронных транзакций в день, доставка до 2,5 млн посылок в день). Самым массовым элементом системы является портативный 8-битовый специализированный вычислитель (названный «supertracker»), объединенный со считывателем штрихкода и беспроводной связью, всего таких устройств в FedEx используется около 80 тыс. С помощью supertracker осуществляются считывание штрих-кода с посылки, локальное хранение информации об обработанных посылках и автоматическая выдача этой информации через беспроводной канал связи при установке supertracker в специальный порт размещенной на автомобиле FedEx радиостанции.

По всем «приметам» supertracker попадает в класс wearable-компьютеров (несмотря на отсутствие head-mount дисплея), а в некотором отношении даже расширяет определение этого класса. В первую очередь, за счет дистанционных механизмов обновления программного обеспечения (которое, кстати, написано в системе FORTH, см. «Компьютерное Обозрение», Ns 39, 1998).

Пример supertracker не единственный в области индустриальной логистики — появились сообщения о размещении подобной системы вообще в... перстне (фирма Symbol Technologies, модель Wearable System 1000).

Более мощные wearable-компьютеры, оснащенные head-mount дисплеями и емкими миниатюрными НЖМД, также нашли в индустриальном применении свою нишу — обеспечение доступа к до-кументации при обслуживании сложных технических систем. Тем, кто профессионально занимался подобной деятельностью, хорошо знакомы как проблемы выбора нужного тома технического описания из нескольких сотен объемных фолиантов, так и последующие мучения с неподъемной и трудночитаемой книгой, особенно в полевых условиях. Естественно, что лидерами в разработке, серийном производстве и массовом использовании wearable-устройств этого назначения стали крупнейшие производители авиа-и военной техники (например, Lockheed и Boeing).

В частности, wearable производства Boeing (модель Navigator 2) используется в ВВС США для предполетных проверок военнотранспортных самолетов КС-135, включая контроль обшивки фюзеляжа на наличие микротрещин и ржавчины. По отчетам специалистов, применение wearable-технологии позволило на 20% сократить время необходимых проверок и в несколько раз -срок подготовки исходных данных для расчетных задач оценки технического состояния каждого самолета.

 история, концепции, перспективы

Военная область применения wearable-компьютеров — одна из самых перспективных и поддерживаемых (по крайней мере, в США). Здесь можно говорить о концепции персонального информационного wearable-центра, предоставляющего услуги как непосредственно носителю (пользователю), так и являющегося источником информации для систем более высокого уровня. При этом почти все сомнительно рациональные для массового применения свойства wearable-компьютеров в этой области оказываются совершенно необходимыми, даже такие экзотические, как смещение частот ультразвуковых сигналов в слышимый человеческим ухом диапазон (так называемый «ультразвуковой слух») и многодиапазонное видение (видимый/инфра-красный/ультрафиолетовый диапазон). Подобные технологии в сочетании с персональной навигационной системой (как GPS на случай локальных конфликтов, так и инерционной, способной функционировать и после уничтожения навигационных спутников), цифровыми картами местности, централизованным радиооповещением о потенциальных опасностях, целях и задачах превращают и без того отлично обученного и вооруженного профессионального солдата 2000 г. почти что в героя фантастического боевика. Добавим сюда успешно разрабатываемую медицинскую подсистему (персональный микроврач на основе ряда датчиков, экспертной системы и автоматизированной аптечки, способный, например, автоматически ввести соответствующий антидот при обнаружении в воздухе отравляющего вещества — еще недавно такое можно было встретить только в романе «Неукротимая планета» Гаррисона), интеллектуальное персональное огнестрельное оружие (лазерный дальномер, корректор прицеливания с учетом скорости ветра и расстояния до цели, автоматический выбор боеприпасов) и, главное, — способность сообщать на верхние уровни иерархии всю доступную разным датчикам информацию (о химической, бактериологической, радиологической, метеорологической обстановке, частично — визуальную о наблюдаемых целях или особенностях обстановки), и получаем уже совсем настоящего, закованного в кевлар киборга — мечту киберпанков.

Применение wearable в технологических процессах обусловлено широким распространением САПР и де-факто стандартизацией электронного представления рабочей конструкторской и технологической документации. Кроме доступа к необходимым документам, wearable предоставляют и дополнительные беспроводные информационные услуги: поиск в базах данных и знаний свойств материалов, рекомендуемых режимов обработки и пр. Использование дополнительных специфических датчиков и подсистем открывает совершенно новые возможности в этой области, например, wearable-компьютер, специализированный для настройки сложных аналоговоцифровых схем, оснащенный встроенным цифровым многоканальным осциллографом и мультиметром, инфракрасной камерой и экспертной системой, позволяет не только быстро и эффективно диагностировать рабочие режимы схемы, но и определять вышедшие из строя элементы (по изменению теплового режима).

ОЧЕНЬ МАЛЕНЬКИЙ КОМПЬЮТЕР — ОЧЕНЬ БОЛЬШИЕ ПРОБЛЕМЫ...

Элементная база существующих wearable-компьютеров крайне разнообразна — от восьмибитовых и однокристальных моделей до мощных RISC с высокими тактовыми частотами и принудительным охлаждением. Несмотря на достаточно мощную технико-концептуальную платформу, в вопросах реализации не наблюдается ни единства, ни попыток его добиться. То же самое можно сказать и о системном программном обеспечении. Кратко можно отметить следующие тенденции: широкое использование одноплатных микроРС для промышленных конструктивов (РС104) и ОС Linux. С точки зрения инженера, эти явления абсолютно очевидны: микроРС дают возможность быстро разработать необходимое устройство без отвлечения средств и времени на проектирование общесистемного «железа» (обычно эти платы выполнены по идеологии «все в одном»), a Linux, благодаря бесплатности, компактности и надежности — как снизить стоимость проекта (за счет исключения лицензионных отчислений), так и повысить потребительские качества (мульти-задачность и real-time приложения). Но все же в большинстве случаев подобный подход не позволяет довести стоимость даже серийных устройств до сколько-нибудь приемлемых значений (средний ценовой диапазон для полнофункциональных wearable-компьютеров с ОС MS Windows — $8000-10000). С другой стороны, их потенциал явно избыточен для многих приложений, а возможности расширения также явно недостаточны. Поэтому не исключен вариант возврата к забытому FORTH и стековым архитектурам (Java, Juice), что касается системного ПО, и к упрощенным последовательным внутренним шинам (I2C вместо PCI) — в части аппаратной архитектуры.

Среди микропроцессоров-пре-тендентов на роль лидеров для wearable можно назвать Strong-ARM и новый RISC-процессор фирмы Mitsubishi семейства M32R с интегрированной оперативной памятью (емкостью 1-2 МВ), кэшпамятью и пятиступенчатым конвейером.

Но главной проблемой wearable-технологии остается инфраструктура. Без нее все самые замечательно спроектированные wearable-компьютеры останутся просто необычными игрушками для киберпанков. А вопрос создания инфраструктуры, как известно, сложный и дорогой. Единственным фактом, вселяющим надежду на успешное развитие этой технологии, лично для меня является патронат DARPA, которой в свое время удалось стать родоначальником Internet. Так что, может, и на этот раз получится...

 

Много лет назад Кез Тойосато (Kaz Тоуо-sato), разрабатывая дизайн принципиально нового устройства — плейера Walkman для фирмы Sony, столкнулся с двумя проблемами: преодолением технологических барьеров и ограничений, а также скепсисом со стороны специалистов по маркетингу. Тогда казалось. что никому не придет в голову слушать радио на ходу... Сейчас Тойосато является автором дизайна wearable-компьютера (точнее, wearable-ПК) компании Xybernaut. И кто знает, может быть ориентируемый для индустриальных приложений Xybernaut Mobile Assistant IV с легкой руки Тойосато станет столь же популярным и обыденным, как и самый заурядный плейер... Тем более что по техническим характеристикам — это совсем не игрушка: ПК оснащен процессором Intel Pentium 266 MHz, с емкостью ОЗУ до 128 МВ и голосовым управлением и «упакован» в вибростойкий корпус массой всего 1,75 фунта.

+22
голоса

Напечатать Отправить другу

Читайте также

 
 
IDC
Реклама

  •  Home  •  Рынок  •  ИТ-директор  •  CloudComputing  •  Hard  •  Soft  •  Сети  •  Безопасность  •  Наука  •  IoT