211service.com
Overtuigend, doordringend computergebruik
In 2000 lanceerde het Massachusetts Institute of Technology een ambitieus project om de manier waarop de wereld computers gebruikt te transformeren. Het oude model: een doos, een monitor en toetsenbord. Het nieuwe: computers zo alomtegenwoordig en onzichtbaar als de lucht die we inademen. Ze noemden het Project Oxygen.
Voor een overzicht van de doelstellingen van het project en een vraag en antwoord met de oprichters, zie: De nieuwe wind van Project Oxygen .
Nu, bijna twee jaar later, rollen de eerste technologieën de labs uit. Projectleiders - Victor Zue, hoofd van het Laboratorium voor Computerwetenschappen, associate director Anant Agarwal en Rodney Brooks, directeur van het Artificial Intelligence Laboratory - houden vol dat Project Oxygen over een idee gaat, niet over producten. Maar bedrijfssponsors, waaronder Hewlett Packard, Nokia en Philips, wachten met spanning op hun resultaten. Technologie beoordeling ging naar de laboratoria om een voorproefje te krijgen van drie facetten van zuurstof die bijzonder veelbelovend zijn: Cricket, een locatiebewust computersysteem; de Intelligent Room, een hightech kantoor dat ook dienst doet als onderzoekslaboratorium met een vision-interface; en de Raw-microprocessor, een ultra-programmeerbare chip met laag vermogen die is ontworpen om de draagbare apparaten van de 21e eeuw van stroom te voorzien. Samen zullen deze technologieën, zeggen hun makers, computers overal en nergens plaatsen.
Een rauwe deal
Handcomputers hebben een lange weg afgelegd sinds Apple de Newton in 1993 onthulde. Eens niet meer dan een verheerlijkte Rolodex, wedijveren handhelds tegenwoordig met de prestaties en het scala aan toepassingen van desktop-pc's. Maar door hogere snelheden en meerdere, gespecialiseerde processors hebben ze veel energie nodig, en de levensduur van de batterij blijft een beperkende factor. Om het stroomprobleem aan te pakken, bouwen Oxygen-onderzoekers, onder leiding van Agarwal, een flexibelere, minder energie-intensieve chip die ze het Raw Architecture Workstation of Raw noemen. Tegenwoordig bouwen mensen aangepaste [chips] voor video, afbeeldingen, netwerken enzovoort, zegt Agarwal. We hebben één enkele processor die al deze dingen kan.
Dit optimaliseert niet alleen de prestaties, vooral voor taken zoals videoverwerking, die vastlopen in het geheugen, maar het bespaart ook stroom, een essentiële functie voor elk klein apparaat met batterijvoeding. En de programmeerbaarheid strekt zich niet alleen uit tot het integreren van discrete functies. Het zou opwindende doorbraken kunnen opleveren op gebieden zoals softwareradio's, die gemakkelijk kunnen schakelen tussen meerdere mobiele protocollen.
Door de datapaden zeer programmeerbaar te maken, vermijdt Raw gecentraliseerde geheugen- en registersystemen. In een typische processor moet u mogelijk een stukje gegevens rondsturen. Maar met Raw gaat het rechtstreeks naar waar ik het wil hebben, zegt Agarwal.
De Raw-architectuur lijkt op een netwerk van tegels, elk met functies voor instructie, schakelinstructie, datageheugen, logische eenheden, registers en een programmeerbare schakelaar. We besteden veel aandacht aan de interconnectie, aan de draden, zegt Agarwal. Als u de interconnect blootstelt aan de software, kunt u aanpassen hoe gegevens door de chip stromen. U kunt de gegevensstroom orkestreren. Nu kan mijn software de hardware matchen met de applicatie.
 |
| Het prototype van de draagbare computer van Oxygen, de Handy 21, gebruikt een camera (boven) om gezichtsherkenning uit te voeren. |
Het eerste apparaat dat de chip zal aandrijven, zal het handheldmodel van Oxygen zijn, wat zij de Handy 21 noemen. Prototype Handys integreert spraakherkenning, draadloze communicatie en video-energieverslindende toepassingen die zouden profiteren van het alles-in-één ontwerp van Raw. Een prototype van de Raw-processor, die in samenwerking met IBM Microelectronics wordt ontwikkeld, wordt ergens dit jaar verwacht.
Cricket piept omhoog
Bij Project Oxygen geloven onderzoekers dat een mobiele computer nuttiger kan zijn als hij weet waar hij is en wat er omheen is. Betreed het Cricket Indoor Location System, een netwerk van draadloze zenders die mobiele apparaten zoals Handy 21s informatie geven over hun fysieke locatie, die ze kunnen gebruiken om statische apparaten zoals printers of uitgangen en andere mensen te vinden.
Locatietracering is nu een hot topic in het licht van de Enhanced 911-vereisten van de Federal Communications Commission, die vereisen dat 95 procent van alle mobiele telefoons tegen eind 2005 automatische locatie-identificatietechnologie, zoals het Global Positioning System, bevat.
Het doel, zegt LCS-universitair hoofddocent Hari Balakrishnan, is om een indoor alternatief te ontwikkelen voor satelliet-gebaseerde GPS-tracking, die zelden in gebouwen werkt en vaak buiten de buurt van hoge gebouwen faalt.
Binnen gebouwen verstoren multipath en magnetische interferentie traditionele locatiebepalingsapparatuur. Iets binnen aan het werk krijgen is bijzonder uitdagend, zegt Balakrishnan. Het doel voor ons is om lineaire afstanden van binnen enkele centimeters te krijgen, zodat u kunt zien waar u zich binnen een voet of zo bevindt.
De truc van Cricket is om elk baken continu twee signalen te laten uitzenden: een radio- en een ultrasoon signaal. Omdat radio met de snelheid van het licht meesleept en ultrasone pulsen met de snelheid van het geluid reizen, kan de Cricket-software die het luisterapparaat bestuurt dat in een stuk hardware is ingebouwd, het timingverschil tussen de twee berekenen om de locatie te bepalen. Dus als er een gat van tien milliseconden is, ben je ongeveer drie meter verwijderd, zegt Balakrishnan.
De goedkope, batterijgevoede Cricket-bakens kunnen snel op plafonds worden geslagen zonder kalibratie, waardoor ze gemakkelijk schaalbaar zijn. Ze zijn zo geplaatst dat elk luisterapparaat signalen van drie of vier apparaten tegelijk kan ontvangen om de positie verder te lokaliseren. Cricketbakens kunnen ook andere informatie dan locatiecoördinaten verzenden, bijvoorbeeld door de identiteit van belangrijke bronnen in zijn bevoegdheid door te geven.
Het Oxygen-team werkt ook aan een Cricket Compass-prototype dat kan bepalen in welke richting het luisterapparaat is gericht. Door elk luisterapparaat uit te rusten met meerdere zeer dicht bij elkaar geplaatste ultrasone ontvangers, kunnen ze de minieme verschillen tussen de ontvangsttijden vergelijken en zo de oriëntatie bepalen. Deze mogelijkheid kan een computer helpen om informatie naar het dichtstbijzijnde beeldscherm te sturen, of het kan informatieve en point-of-sale-toepassingen verbeteren. Shoppers kunnen bijvoorbeeld hun handheld naar een winkeldisplay richten om informatie te krijgen over verkopen in de buurt, of museumbezoekers kunnen informatie downloaden over een expositie in de buurt. Cricket is niet getrouwd met een bepaalde radiofrequentie en Balakrishnan zegt dat ze kunnen overschakelen naar Bluetooth als de technologie van de grond komt. Gevoelig voor de ondertoon van Cricket's grote broer, ontwerpen onderzoekers ook ingewikkelde beveiligingen voor de privacy van gebruikers.
De grootste impact van Cricket kan komen in embedded systemen die geen mensen in een kantoor volgen, maar onderdelen door een magazijn. In feite experimenteert de groep van Balakrishnan met een bedrade bibliotheek, waarin elk boek een radiotag bevat die wordt gevolgd door een Cricket-achtig systeem. Door goederen beter te volgen tijdens hun fabricage en levering, kunnen miljarden aan diefstal, verlies en inefficiëntie worden bespaard, terwijl de privacyzorgen die gepaard gaan met het volgen van mensen worden vermeden.
De intelligente kamer
Als, zoals LCS-directeur Victor Zue suggereert, Project Oxygen een grote speeltuin is, dan is de Intelligent Room de coole nieuwe jungle-gym in het midden. De ruimte biedt onderdak aan een verscheidenheid aan projecten die nieuwe samenwerkingstools en audio/visuele interfaces verkennen. Voor Oxygen richt het Artificial Intelligence Laboratory zich op spraak- en zichtherkenningstechnologieën die zullen helpen om Oxygen's Enviro 21 vorm te geven, een kamerbesturingsapparaat waarmee gebruikers op natuurlijke wijze met de computer kunnen communiceren.
Op het eerste gezicht lijkt de Intelligent Room op een typische vergaderruimte, zij het met een overdaad aan computergeprojecteerde live-borddisplays aan de muur. Je communiceert met de schermen via stem, lichtpen, gebaar of, als al het andere faalt, een aanraakscherm. Het plafond is bezaaid met een reeks van 32 microfoons, twee standaard videocamera's en twee stereoscopische videocamera's.
Een basisdoel is om de communicatie tussen microfoons en camera's te verbeteren, zodat de computer kan bepalen op wie hij moet letten. De taak om sprekers te identificeren is zowel belangrijk voor het besturen van videoconferenties als om de computer te laten reageren op gebruikerscommando's zonder in de war te raken. Uiteindelijk zal dergelijke communicatie, die wordt georkestreerd via Oxygen's innovatieve netwerksoftware, Metaglue, de computer ook helpen de reacties voor elk individu aan te passen.
In traditionele vision-systemen heb je monocamera's die objecten proberen te detecteren door de vooraf opgenomen achtergrond te extraheren, maar het veranderen van de verlichting houdt de camera voor de gek, zegt Krzysztof Gajos, een A.I. Labonderzoeker en technisch directeur van de Intelligent Room. Met de stereocamera's kunnen we niet alleen het achtergrondbeeld opnemen, maar ook de vorm van de achtergrond. Het is veel robuuster.
Oxygen is ook geïnteresseerd in waar mensen naar kijken, bijvoorbeeld om de computer te helpen beslissen welke schermen ze moeten gebruiken voor een optimale weergave. Software volgt de manier waarop een gebruiker kijkt door gezichtsherkenningssoftware te combineren met de 3D-informatie van een stereocamera. Om de oriëntatie te identificeren, speelt het head-post-algoritme in op hoe gelaatstrekken veranderen tijdens beweging. De onderzoekers hopen het volgsysteem onder meer op robots te monteren om de navigatie te verbeteren.
Onderzoeker Harold Fox demonstreerde SAM, een geanimeerd computerscherm dat verschillende emoties toont om de staat ervan te onthullen. In plaats van opdrachten vooraf te laten gaan door computer te zeggen, wat verwarrend kan zijn tijdens vergaderingen, kijkt de gebruiker alleen maar naar de afbeelding en het prototype van Fox weet te luisteren. Wanneer de gebruiker wegkijkt, wordt SAM uitgeschakeld.
Of SAM of Cricket of Raw ooit hun weg vinden naar de vergaderruimten, gangen en handhelds in de dagelijkse praktijk, is een vraag die jarenlang niet beantwoord zal worden. Maar één ding is zeker: de concepten die ze inspireren zullen dat ongetwijfeld ook doen.