Технология сенсоров и волшебные поделки

Мы уже ознакомились с основными аспектами человеческого восприятия, и настало время посмотреть на проблему с другой стороны. Каковы сенсорные возможности технологий? Как датчики, встроенные в предметы обихода, и считывающие устройства могут стать частью очарования?

На что способны сенсоры

Что умеют «воспринимать» компьютеры? Если коротко — гораздо больше, чем мы с вами. Они могут распознавать звук, свет, касание, различные типы движения, считывать биометрические данные вроде сердцебиения и отпечатков пальцев, измерять скорость потока жидкостей, атмосферное давление, радиацию, температуру, расстояние и засекать местоположение1.

Сколь бы удивительными ни были возможности человеческих органов восприятия, компьютеры лучше справляются с измерением веса и пространственных параметров, так как обладают безграничным терпением и могут быть настроены на значительно большую точность замеров. Человек видит лишь в небольшом отрезке спектра и слышит только в малом диапазоне частот. Пусть порой мне кажется, что у моего отца в голове компас, все же большинство из нас, оказавшись в незнакомом месте, рискует безнадежно заблудиться без указателей и GPS.

Что из воспринимаемого человеком не может быть считано машиной? Современные системы не очень надежны в том, что касается распознавания и толкования особенностей мимики, жестов и эмоций, хотя технологии в этой области сейчас переживают бурный рост и алгоритмы улучшаются.

При этом мы все же можем встроить датчики в предметы обихода в целях сделать волшебными последние. Из датчиков самыми дешевыми являются выключатели (они встроены в GlowCap), светочувствительные диоды (они позволяют SunSprite измерять освещенность) и акселерометры. Браслет Nike FuelBand отслеживает физические упражнения при помощи встроенного акселерометра. В процессе бега датчик распознает периоды, когда ступня находится в движении, и замеряет время ее соприкосновения с землей. Рассчитывая таким образом ваш шаг, браслет может измерять пройденную дистанцию. Он показывает количество шагов, сожженных калорий и единиц под названием «fuel points» (буквально — «топливные баллы»), которые уже являются собственным изобретением Nike. Если представить соотношение «работа/цена» для датчиков в виде графика, то на другом его конце окажется Google Chauffeur (ПО для машины с автопилотом), который функционирует на основе системы лазерных оптических датчиков LIDAR стоимостью $100 000. Эти фантастические датчики пучком лазерных лучей 60 раз в секунду сканируют находящиеся поблизости здания, людей и автомобили, чтобы создать трехмерную карту пространства.

В любом измерении, в любой своей ипостаси человеческие органы восприятия уступают технологиям в точности и, разумеется, терпении. Исключение составляют только обоняние и вкус. Современные технологии позволяют видеть в темноте, используя инфракрасную часть спектра или сонары, подобно дельфинам и летучим мышам. Специализированные датчики лучше распознают звуковые волны в большем диапазоне частот (например, низкочастотные сейсмические датчики). Они также обладают чувствительностью в областях, целиком недоступных человеку, как, например, антенны, улавливающие радиосигналы, и вышки сотовой связи. Что уж говорить о почти непостижимых скоростях, с которыми работают гигабитные оптоволоконные кабели, в одно мгновение передающие куски информации размером с энциклопедию на другой конец земного шара.

В отличие от человека искусственные системы плохо справляются с комбинированием данных из разных каналов восприятия. Разработка обучаемых систем — это довольно сложная задача сама по себе, а создание таких, которые могут «отделять зерна от плевел», еще сложнее. Искусственные системы часто оказываются недостаточно гибкими и адаптивными для автоматического отсеивания лишней информации. Они плохо «понимают» разницу между явлением важным и просто выбивающимся из статистики. Поэтому разработчики делают упор на сильные стороны технологий — их безграничное терпение, точность и огромный объем памяти, чтобы потом соединить эти свойства с гением человеческого разума, с его способностью к синтезу идей и творческому прозрению. В результате этого союза человека и машины волшебные объекты дадут нам больше возможностей. Больше всезнания, больше телепатии, бессмертия, неуязвимости, телепортации и самовыражения.

Неизбежные издержки

Нам редко подворачивается возможность отразить все аспекты очарования в одном объекте. В процессе разработки серийного продукта, а не воображаемых солнечных колесниц и ковров-самолетов, всегда приходится идти на компромиссы.

Компания Millennial Net специализируется на разработке особого типа коммуникации между компьютерами, который называется «многосвязная сеть». Концептуально эта технология просто великолепна. Каждый узел сети передает информацию по принципу распространения слухов — каждый человек, услышавший сплетню, пересказывает ее соседу, и вскоре о произошедшем узнают все. Не существует заданного маршрута передачи информации, все происходит сугубо ситуативно без какой-либо иерархии связей, благодаря чему сеть работает стабильно даже при высоких нагрузках. В отличие от звездообразных топологий эта система не рухнет из-за одной-единственной точки отказа.

Мне довелось пообщаться с основателем и главой технологического отдела Millennial Net Сокву Рии во время конференции в Кембридже, посвященной проблемам Интернета вещей. В своем выступлении он описывал, как сети беспроводных датчиков используются в медицине, энергетике, транспортной отрасли, сельском хозяйстве, инфраструктурных проектах, строительстве и военной сфере. Он также подчеркнул, что разработчику всегда приходится идти на уступки при создании таких систем. Идеальная беспроводная сеть должна обладать шестью совершенными качествами: надежность, масштабируемость, размерность, мощность, пропускная способность и безопасность. Однако законы физики и науки об информации накладывают свои ограничения. Улучшая один из параметров, разработчикам неизбежно приходится жертвовать производительностью другого.

Нам пришлось пойти на подобные уступки в процессе создания GlowCap. Решив, что срок работы батареи в нашем «умном» пузырьке с лекарствами должен быть не меньше года, мы были вынуждены убавить яркость диодов, частоту их пульсации (крышка моргает раз в секунду на протяжении максимум четырех часов в день) и дальность сигнала (база Vitality Hub, подключенная к телефонной линии, должна находиться не далее 30 м от передатчика), чтобы батарея не садилась слишком быстро.

Основатель Millennial Net, однако, не упомянул еще два фактора, оказывающих значительное влияние на разработку того или иного продукта: размеры и конечная стоимость. К примеру, iPhone компенсирует малый объем батареи (ее едва хватает на день работы) за счет эстетики, в которой выполнен его тонкий корпус. Apple делает наценку за дизайн, но пользователи в итоге доплачивают дважды: один раз — деньгами, а другой раз — удобством обращения с продуктом. Если бы Apple согласилась разменять эстетику на функциональность и поступилась бы 5 мм толщины корпуса ради более емкой батареи, сохранился бы ее более высокий, чем у Samsung, ценник? Вероятно, нет.

Семь свойств волшебства

Волшебство вещей, о котором идет речь в этой книге, обладает рядом уникальных качеств, несвойственных концепциям мира терминалов, робототехники и технопротезирования. Волшебные объекты формируют особые, доверительные взаимоотношения с человеком благодаря способности уважать наше время и внимание. С моей точки зрения, у волшебных объектов есть семь «способностей», которые отсутствуют у смартфонов с их приложениями. Вот они: преаттентивность, управление жестами, доступность, носимость, долговечность, удобство пользования и способность объекта импонировать.

Преаттентивность

Волшебные объекты помогают нам принимать решения на почти подсознательном уровне и фокусируют наше внимание на необходимой информации в наиболее подходящем месте и времени. Будучи сконструированы грамотно, они снимают излишнюю нагрузку с наших когнитивных способностей, так как дают ровно тот объем информации, который необходим для правильного выбора, не вдаваясь в излишние детали.

Ambient Orb как пример преаттентивного дисплея

Идея, побудившая меня основать в 2002 г. Ambient Devices, не утратила своей вдохновляющей силы и сегодня. Речь идет о преаттентивном восприятии — этот термин из области когнитивной психологии в переводе на бытовой язык означает «понятный с первого взгляда».

В промежутке между колледжем и аспирантурой я год проработал в Оберлинском колледже над различным ПО для преподавателей. На протяжении того года я также успел прослушать отличный курс по когнитивным наукам, из которого узнал об особенностях восприятия, объеме внимания, «слепоте к изменениям», эффекте коктейльной вечеринки, методах гипноза и трюках фокусников. Кроме того, я узнал, что мозг обрабатывает определенные типы информации, не фокусируя на ней внимание, отсюда и термин «преаттентивность», то есть «предшествование вниманию». Люди (как и животные) получают некоторые визуальные и звуковые сигналы на подсознательном уровне через периферийное восприятие.

Эти новые знания привели меня к изобретению шара Ambient Orb, о котором уже заходила речь ранее, и основанию компании Ambient Devices совместно с Беном Реснером из МТИ и Притешем Ганди, который управляет компанией и по сей день. Сфера — это простейший из «умных» инструментов — по существу, просто лампочка, подключенная к Интернету. Стеклянная сфера, оборудованная модулем беспроводной связи, микроконтроллером и подсветкой красного, зеленого и синего диодов, которые вместе могут создать свет любого оттенка, — этот механизм можно подключить к Интернету, чтобы в режиме реального времени отслеживать интересующую вас информацию, доступную онлайн. Например, вы можете выбрать индикацию содержания аллергенной пыльцы в воздухе с привязкой к району вашего проживания, чтобы заранее приготовить свои антигистаминные таблетки. Сфера может проинформировать о том, подходит ли скорость ветра для того, чтобы выйти в море под парусом, или о том, как меняется курс ваших акций на бирже. Вы можете изменить предмет отслеживания в зависимости от своих потребностей, или сезона, или того, что беспокоит лично вас — например, рейтинг этой книги на Amazon. Чтобы изменить параметры, просто зайдите на AmbientDevices.com и выберите канал.

Задачей сферы не является передача информации в деталях. У нее нет экрана, на котором отображались бы конкретные числовые данные о проценте пыльцы в воздухе, скорости ветра или ваших потерях на бирже. «Прочитать» ее можно в долю секунды, и она является волшебным объектом именно потому, что требует так мало внимания. Ее однопиксельный дисплей сообщает лишь тот факт, что ваше внимание может потребоваться. Она отвечает на первый вопрос в иерархии восприятия:

1. Стоит ли информация моего внимания?

2. Какова ее суть? Каков ее «заголовок»?

3. Какова ее основная тенденция — к ухудшению или к улучшению?

4. В чем состоят детали?

Если ответ на первый вопрос (стоит ли оно внимания) — «да», то ваш разум переходит в другой режим мышления. Даниель Канеман, лауреат Нобелевской премии по экономике, пишет об этом феномене в своей книге «Думай медленно... Решай быстро»[39]. Канеман выделяет две системы мышления. Система 1 — «быстрое» мышление: подсознательное, ничем не опосредованное, неподконтрольное, автоматическое и эмоциональное по своей природе. Эта система идет в дело для обработки определенных типов информации, таких как цвета, формы и запахи, и срабатывает практически мгновенно, затрачивая порядка 11 миллисекунд на обрабатывание фрагмента таких данных. Это происходит так быстро, что вы даже не осознаете, что поглощаете информацию, и именно на этом принципе построена работа сферы. Если она светится тем светом, который означает «внимания не требуется», вы воспринимаете этот сигнал, даже не задумываясь об этом.

Когда информация идентифицируется преаттентивной системой 1 как заслуживающая отдельного внимания, в дело идет система 2, или система «медленного мышления». Оно осознанное, намеренное, устроено логически и требует внимания. Вы осознаете, что думаете о чем-то.

Благодаря когнитивным наукам мы знаем, что некоторые явления могут восприниматься мозгом в параллельном режиме. Мы не тратим на них ментальную энергию и не ощущаем себя так, будто нам приходится делать пять дел одновременно. Преаттентивные технологии могут сообщать информацию мгновенно посредством изменения пространственной ориентации, формы, размера, цвета и узора.

Windows 8, к примеру, использует этот принцип в построении своего «плиточного» интерфейса, маркируя таким образом наиболее важную для отображения информацию. Этот интерфейс устроен более рационально, чем у iPhone, который скорее является навигационным центром и не дает подсказок ни для одного вопроса из пирамиды восприятия.

Когда мы в Ambient Devices делали наброски объектов с преаттентивным дисплеем, мы пробовали сделать упор на изменение пространственной ориентации, размера и формы. Представим себе поршень, который отражает какую-то информацию, выдвигаясь на определенную высоту. Что, если он будет подниматься и опускаться, как дышащая грудь? Как насчет того, чтобы его движения иллюстрировали три различных типа данных — скажем, основные показатели успешности вашего бизнеса? Почему бы не добавить в динамику его движений режим «увядания», чтобы он как бы проседал, когда дела идут на спад?

В конце концов мы остановились на цвете и форме слегка сплюснутого шара как методе подачи одномерной информации в динамике. Людям понравился наш концепт из-за его элегантности, простоты в использовании и того факта, что преаттентивное восприятие производит расслабляющий эффект. Сфере свойственна ненавязчивость в сочетании со способностью мгновенно сообщить вам информацию, которая либо успокоит вас, либо мягко намекнет, что пора обратить внимание на состояние дел.

У сферы есть интерфейс настройки, но он расположен не на самом инструменте — вам необходимо посетить сайт, чтобы указать отслеживаемую информацию, ее источник, а также порог чувствительности, по пересечении которого цвет сферы должен измениться. Там же вы задаете цветовую палитру и то, как именно она должна меняться — постепенно перетекать из одного оттенка в другой или сменяться резко. Если бы мы начали разработку сферы сегодня, этот интерфейс существовал бы в виде приложения для мобильных устройств и был бы даже проще в использовании. Вам бы потребовалось только навести объектив встроенной камеры на сферу и назначить функционал «перетаскиванием» пунктов меню на ее изображение. Такого рода программирование физических объектов называется «дополненной реальностью».

Замечательно, что волшебные объекты не перетягивают на себя внимание, так как задействуют наше преаттентивное восприятие, первичную стадию мышления, она же система 1. Как только нам становится ясен принцип работы (какую информацию передает объект, что означают цвета), а разобраться в нем несложно, считывание данных становится незаметной частью нашей повседневной жизни. Когда сфера светится янтарным светом, наши акции становятся дороже, когда багряным — в воздухе много пыльцы. Мы впитываем эту информацию подсознательно.

Нас уже окружают объекты, которые благодаря своим преаттентивным свойствам сообщают своеобразную выжимку информации об окружающем мире. Взгляд в окно, к примеру, позволяет нам узнать время суток и погоду, а если это внутренняя стеклянная перегородка — расположение коллег в офисе. Часы делают то же. А приложения нет. Приложениям нужно время, чтобы запуститься и сориентироваться. Они почти всегда требуют полного внимания, а иконка обычно не содержит никакой предварительной информации.