Проект Skinput: "Кожный ввод"

При поддержке со стороны Microsoft учёные разработали устройство, считывающие команды, подаваемые движениями и постукиванием пальцами по телу.

Из всех необычных компьютерных интерфейсов этот, наверное, самый странный. При этом именно ему больше других подходит определение "интерфейс человек-компьютер". Речь идёт о совместной разработке учёных из американского Университета Карнеги-Меллона и Microsoft Research, получившей название Skinput – что-то вроде "кожного ввода".

Уже по названию можно предположить, что в качестве интерфейса выступает кожа человека – впрочем, это не совсем так: интерфейсом для подачи команд компьютеру служит всё тело целиком, включая кости, мышцы и связки. Идея такого интерфейса была предложена Крисом Гаррисоном, аспирантом Института по взаимодействию человека и компьютера в Университете Карнеги-Меллона, Питтсбург, штат Пенсильвания. В исследовательском подразделении Microsoft поддержали молодого учёного – даже несмотря на довольно туманные перспективы практического внедрения этой технологии.

В основу разработки были положены биоакустические исследования в области распространения механических звуковых вибраций по телу человека. Принцип действия нового интерфейса заключается в распознавании звуков, возникающих при постукивании пальцами по разным частям тела, и преобразовании их в команды. Такой "инструмент ввода" всегда с вами и всегда готов к использованию.

Начать поиск нетрадиционного интерфейса для работы с электроникой Гаррисона побудил так называемый "парадокс размеров": с одной стороны нам хочется, чтобы всевозможные гаджеты были максимально компактными, но при этом они должны быть достаточно большими, чтобы ими было удобно пользоваться. Уже сегодняшние технологии позволяют сделать те же карманные плееры или мобильные телефоны значительно меньших габаритов, но тогда мы просто не сможем ими управлять: всё упирается в размеры экранов и кнопок.

Как пишет Гаррисон на своей странице в интернете, идея использовать человеческое тело в качестве устройства ввода привлекает не только тем, что в нашем распоряжении почти два квадратных метра доступной площади, но и потому, что оно легко доступно для рук. Кроме того, проприоцепция, то есть наша способность ощущать положение своего тела в пространстве, позволяет с высокой точностью взаимодействовать с телом, не глядя на него. К примеру, каждый из нас может, не задумываясь, пошевелить любым пальцем руки, дотронуться до носа или хлопнуть в ладоши. Немногие из внешних устройств ввода могут похвастаться возможностью столь точного ввода без визуальной коррекции и такой большой площадью взаимодействия.

О своих достижениях разработчики рассказали на конференции Computer Human Interaction (CHI 2010), проходившей в апреле 2010 года в Атланте, штат Джорджия. Показанный Крисом Гаррисоном прототип устройства выглядит как довольно массивная повязка, надевающаяся на руку. Внутри повязки установлены две коробочки с десятью небольшими датчиками. Пьезосенсоры фиксируют вибрации, передающиеся по телу, причём каждый из них реагирует только на определённый диапазон частот. Повязка подключается к компьютеру, на котором специальная программа анализирует сигналы и выдаёт соответствующие им команды.

Обычно Гаррисон демонстрирует свою систему в действии, надевая на одну руку портативный видеопроектор, проецирующий изображение меню на запястье или ладонь, а пальцами другой "нажимает" виртуальные кнопки, постукивая по ним. Оригинальный интерфейс позволяет без каких-либо сбоев управлять основными функциями аудиоплеера и даже играть в классический "Тетрис".

Для работы с системой необходимо кратковременное обучение, на которое уходит пара минут: программа должна запомнить, как "звучат" разные места тела конкретного пользователя. После этого разным сигналам можно присвоить те или иные команды. Пока система распознаёт всего шесть команд: вверх, вниз, вправо, влево, ввести и отменить. Дело в том, что увеличение числа команд даже до десяти отрицательно сказывается на точности распознавания: сейчас она составляет от 81 до 96% (подробнее об экспериментах – см. этот документ, PDF), и эта проблема пока не решена. Для успешного внедрения технологии, к примеру, в портативные плееры необходимо, чтобы система правильно определяла подаваемые команды, как минимум, в 95% случаев. Любопытно, что если носитель датчиков ходит или даже бежит, это нисколько не сказывается на точности распознавания сигналов.

Наконец, ещё предстоит найти подходящую элементную базу для миниатюризации всей системы, что позволило бы встраивать её в карманные гаджеты. Пока что действующий прототип состоит из массивной повязки, пикопроектора, пучка кабелей и персонального компьютера. Но нет никаких препятствий для того, чтобы уместить все "мозги" интерфейса в крохотную микросхему. Однако как сделать малозаметными или хотя бы не столь громоздкими датчики, надеваемые на руку? Выходит, до внедрения этой технологии в серийные изделия ещё очень далеко, но сама идея заслуживает внимания хотя бы из-за своей оригинальности.