Стол, узнающий предметы: Microsoft Surface

Оригинальная разработка Microsoft на основе современных оптических технологий - очередная попытка создать максимально естественный интерфейс для взаимодействия человека с компьютером.

Уже нет никаких сомнений в том, что приближается тот замечательный день, когда для общения с компьютером нам не понадобится ни клавиатура, ни мышь, ни стило, ни сенсорная панель. Первым широко разрекламированным устройством с "естественным" интерфейсом стал, конечно, телефон Apple iPhone, который, кстати, до сих пор и не поступил в продажу. Вторым же громким проектом может стать разработка ещё одного "кита" компьютерной индустрии, компании Microsoft, получившая глубокомысленное название Surface, то есть, "поверхность", "наружность".

Устройство под названием Microsoft Surface, продемонстрированное публике (ему посвящён специальный раздел сайта Microsoft) представляет собой горизонтально установленный 30-дюймовый экран, напоминающий небольшой стол, способный воспринимать информацию без каких-либо дополнительных средств ввода. При этом прототип способен воспринимать и распознавать положенные на экран предметы, их перемещения и движения рук. Вся система является законченным самостоятельным компьютером, способным через беспроводные средства связи подключаться к прочим устройствам, включая другие компьютеры, КПК и цифровые фотоаппараты.

Microsoft Surface на основе передовых оптических технологий фактически объединяет физические и виртуальные миры. Возможно, вы удивитесь, но разработана она была вовсе не сегодня и даже не вчера. Впервые идею "поверхностных вычислений" в Microsoft высказали инженеры Стив Бэтич и Энди Уилсон ещё в 2001 году, но на воплощение этой идеи в жизнь ушли целых шесть лет.

Исходная идея заключалась в создании такого стола, который мог бы каким-либо способом взаимодействовать с лежащими на нём предметами. Руководству Microsoft эта идея показалась перспективной, в результате чего в октябре 2001 года Бэтич и Уилсон возглавили небольшую группу разработчиков, целью которой было создание новых способов взаимодействия с компьютером посредством прикосновений и зрения. Проект получил кодовое название Milan.

Перед этой группой не ставились какие-то конкретные сроки, однако результатом её работы должна была стать какая-то принципиально новая технология, в корне отличающаяся от всех существующих способов взаимодействия с компьютером. Нужно было объединить возможности уже известных технологий и, возможно, создать какие-то новые.

В течение шести лет группа инженеров работала над целым рядом прототипов, которые так и не стали достоянием публики. Причина в том - что Microsoft был нужен не какой-то эксклюзивный гаджет для любителей высокотехнологичной экзотики, а универсальная платформа для встраиваемых компьютеров, которую можно было бы использовать для создания устройств, интегрируемых в стены, столы, информационные киоски и любые другие поверхности. Любопытно, что несколько затормозили презентацию окончательного прототипа неоднократные переносы выпуска операционной системы Windows Vista, на базе которой построен интерфейс этого устройства.

В самом начале проекта инженеры представляли себе что-то вроде электронного игрового стола, наподобие виртуального пинбола. Для него разрабатывались и соответствующие приложения: тот же пинбол, просмотрщик цифровых фотографий и видеоголоволомка. Прототип такого устройства был разработан и получил кодовое название T1. В начале 2003 года Бэтич и Уилсон продемонстрировали его Биллу Гейтсу, который одобрил идею и распорядился продолжить исследования.

Т1 был построен на основе дешёвого стола из ИКЕИ, в середине которого было вырезано отверстие, закрытое тонкой калькой, служившей в качестве светорассеивателя. В стол были встроены проектор и камеры, которые получали изображение, отражённое от зеркала. Однако такая конструкция оказалась не слишком надёжной - чувствительные камеры распознавали малейшие детали, поэтому даже мельчайшие частички пыли приводили к вводу ошибочной информации. Проблему попытались решить при помощи герметизации стола, однако электронная начинка стала выходить из строя из-за перегрева - ей был нужен приток свежего воздуха.

Ещё одна проблема была связана с тем, что из-за небольшой высоты стандартного стала было сложно подобрать камеру с таким широкоугольным объективом, который смог бы не просто охватить всю площадь столешницы, но и передать чёткую картинку лежащих на ней предметов. Чтобы подобрать оптимальное решение этой проблемы потребовалось построить более 80 различных прототипов.

В ходе экспериментов на экран накладывались специальные бирки, на которых были в определённом порядке нанесены точки, что позволяло камерам распознавать объекты и передавать информацию о них в компьютер. Компьютер, в свою очередь, "обучался" с ходу распознавать "знакомые" предметы по их очертаниям. Интересно, что в качестве одного из вариантов распознавания различных объектов на определённом этапе рассматривались и привычные сегодня радиометки (RFID), но тогда эта технология ещё не получила всеобщего признания и была отвергнута.

В конце концов было принято решение взять за основу цифровую микрозеркальную технологию DLP, которая применяется в проекционных телевизорах и в некоторых типах видеопроекторов. Встроенный в стол DLP-проектор проецирует изображение на полупрозрачный акриловый экран, а пять встроенных камер распознают объекты, расположенные на этом экране. Несколько камер пришлось использовать для минимизации искажений, вызываемых широкоугольными объективами, а также для того, чтобы упростить задачу распознавания сразу нескольких предметов, лежащих на экране.

Окончательный прототип представляет собой довольно мощный компьютер на основе процессора Pentium 4 с 2 Гб оперативной памяти и высокопроизводительным графическим контроллером - в отличие от настольного ПК здесь большая часть вычислений приходится именно на видеоускоритель, а не на центральный процессор.

Результат всех этих исследований мы можем видеть сегодня: Surface действительно позволяет человеку взаимодействовать с виртуальными предметами на экране - например, перетаскивть их привычными естественными движениями. Реализована и система распознавания лежащих на экране предметов, например, портативного медиаплеера Microsoft Zune. Фотокамеры ит телефоны могут передавать в компьютер фотографии через беспроводные интерфейсы Wi-Fi и Bluetooth.

Несмотря на столь длительное время разработки, технология пока остаётся слишком дорогой для массового потребителя - цена конечных устройств составляет от 5000 до 1000 долларов США, Поэтому в Microsoft рассчитывают продвигать новинку через своих партнёров, которые, в свою очередь, будут устанавливать терминалы Surface в различных общественных местах. Например, компания Starwood Hotels and Resorts планирует использовать новинку в качестве виртуального "ресепшена", фирма Harrah’s Entertainment - в роли игрового автомата, а мобильный оператор T-Mobile - в качестве торгового киоска в салонах сотовой связи.

Бизнес-модель заключается в том, что первоначально Surface будет поставляться крупным корпоративным заказчикам в виде решений высшего класса, что в дальнейшем, в течение трёх-пяти лет позволит сделать эту технологию доступной для обычного потребителя. Предполагается, что к этому времени подобный терминал будет стоить уже около тысячи долларов, и его можно будет предложить домашнему пользователю. Вот только в каком качестве - пока остаётся неизвестным.