Upravljanje pokretima

Ljudski pokret postaje nova paradigma upravljanja u računarstvu

Sudeći prema rečima američkih blogera i istaknutih pratilaca tehnologije, tzv. Gesture-based Computing (GBC) predstavlja novu paradigmu korišćenja računara, u kojoj se god oni formi nalazili. Iza te pomalo komplikovane sintagme stoji jednostavna ideja – umesto upotrebe miša i/ili tastature, korisnik upravlja računarem ili nekim računarskim uređajem pokretima šaka ili određenih objekata u šakama.

Sigurno ste odmah pomislili na Microsoft Kinect, i u pravu ste. To parče elektronike zaista je predstavnik pomenute paradigme. Njegov protivnik iz tabora drugog velikog proizvođača multimedijalne zabave Nintenda, po imenu Wii Remote, takođe je deo čitave priče. Upotreba ovih uređaja trebalo bi da bude jednostavna i intuitivna. Sve što je neophodno da uradite jeste da izvršite nekakav predefinisani pokret, koji senzori hardvera pokupe i softver obradi, a sve to rezultuje adekvatnom posledicom na ekranu vašeg televizora. Uspeh koji su ovi uređaji postigli (posebno Kinect) zaista je vredan pažnje. Ono što im zameramo jeste ograničeno polje primene – upotrebljavaju se gotovo isključivo u industriji multimedijalne zabave.

Šarena rukavica

Jedan od pokušaja da se upravljanje pokretima iskoristi i za „nešto pametno” stiže sa američkog Instituta za tehnologiju u Masačusetsu (MIT). Tim koji predstavlja rešenje sastavljen je od učenika i učitelja. Učenik Robert Veng (Robert Wang) sada stoji iza kompanije po imenu 3GearSystems (www.threegear.com), koja se bavi implementacijom studentskog projekta. Učitelj, naše gore list Jovan Popović, asistent je na predmetima iz oblasti elektrotehnike i računarskih nauka u Laboratoriji za računarstvo i veštačku inteligenciju. Njihov proizvod, sistem za praćenje pokreta šake, osvojio je nekoliko nagrada na raznoraznim naučnim simpozijumima i najavio bolje dane za svet računarstva zasnovanog na gestovima (pokretima šaka i prstiju).

Proizvod Venga i Jovanovića sastoji se od šarene silikonske rukavice, kamerice i softvera. Odlikuju ga niska vrednost kašnjenja (oko 100 ms) i niska cena potrebnih komponenata za njegovu izgradnju. Mogućnosti šarene rukavice i pripadajućeg sistema za praćenje su mnogostruke. Tvorci su u mnogobrojnim proof-of-concept video prezentacijama prikazali sposobnosti platforme, koje variraju od manipulacije trodimenzionalnim objektima u virtuelnom prostoru do upravljanja raznoraznim funkcionalnostima računarskih sistemima pomoću pokreta šaka i oblika u koji se šake i prsti postavljaju.

Autori ovog sistema ističu da je prva očigledna upotreba ona u multimedijalnim igrama, gde bi pokreti šaka i prstiju mogli da budu iskorišćeni za navigaciju likova, kao i manipulisanje objektima u virtuelnom prostoru igara. Ipak, i Veng i Popović izrazili su želju da se njihov proizvod koristi i za potrebe inženjera svih nauka jer bi time olakšavali manipulaciju elementima koji čine složene projekte današnjice.

Centralni element njihovog rešenja jeste rukavica, koja je prošla nekoliko iteracija razvoja i naposletku je javnosti predstavljena u svojoj formi sa 20 nepravilnih šara u 10 različitih boja. Razlog ograničavanja boja je u olakšavanju razgraničenja boja među sobom od strane sistema, ali i lakšeg razlikovanja samih šaka od okružujućih objekata, posebno u slučajevima neadekvatnog osvetljenja. U tim uslovima, sistem je pokazao određene mane, i to je svakako oblast na kojoj se mora raditi mnogo više ukoliko su ciljevi masovna proizvodnja i zarada. Veličina i oblici obojenih šara razlikuju se i prema postavci i na poseban način omogućavaju senzoru da prepozna prednju i zadnju stranu šake, odnosno pokrete otvaranja i zatvaranja šake u pesnicu. Vrhunski deo proizvoda leži ipak u softveru. Snažni algoritmi kombinovanja vizuelnih podataka u bazi podataka koju sistem beleži jesu delo nekolicine profesora i studenata sa istog univerziteta. Rezolucija u kojoj softver zapravo modelira pokrete korisnika izuzetno je mala i iznosi svega 40 x 40 piksela, a dobija se smanjivanjem slike koju vidi kamera. Softver zapravo upoređuje dobijenu sliku sa elementima već postojeće baze podataka i kada pronađe podudarnu, prosto zabeleži prepoznato stanje i ide dalje. Sistem ne računa relativna rastojanja prstiju, dlana ili zadnje strane šake, a zbog načina pretrage baze relativno brzo dolazi do željenog rezultata. Kako sistem koristi pomenutu rezoluciju, on praktično u svojoj memoriji ima matricu od 40 x 40 mogućih položaja šaka. Da li je to dovoljno, prosudite sami.

Leap Motion

U svetu tehnologije upravljanja računarima i srodnih sistemima pokretima šaka i prstiju ne postoje desetine proizvođača. Verovatno bi vam prsti jedne ruke bili dovoljni da prebrojite one čiji je proizvod već dostupan za naručivanje i nudi upotrebljivost. Jedan se izdvaja po svojim karakteristikama i obećava kvalitet koji će konkurenciji zadati ozbiljan domaći zadatak.

Projekat Leap Motion delo je dvojice momaka u svojim dvadesetim i tridesetim godinama: Dejvida Holca (David Holz) i Majka Bakvolda (Mike Buckwald). Holc je tehnički direktor kompanije i tvorac ideje, dok je Bakvold izvršni direktor, zadužen za poslovno vođenje ideje i njenu propagaciju do krajnjih korisnika. Leap je maleni uređaj sa USB konekcijom, koji možete prikačiti na svoj računar i u dometu od oko 60 cm pokretima vaših prstiju, a uz pomoć moćnog softvera, „komunicirati” sa svojim računarom. Pre nego što objasnimo kako funkcioniše ova naprava i kakve su joj performanse, osvrnućemo se na ideju koja stoji iza samog rešenja, a sve radi boljeg razumevanja uređaja.

Cilj mladih tvoraca ovog uređaja jeste da ispune davnašnji san o boljoj interakciji čoveka sa uređajima koje poseduje. Prema njihovim rečima, miš i tastatura, kao predstavnici klasičnog interfejsa, ograničavaju korisnika kada je u pitanju upravljanje objektima u prostoru. Holc je želeo da nađe rešenje koje bi olakšalo modelovanje u virtuelnom prostoru i u Leap je utrošio četiri godine istraživanja. U međuvremenu je napustio doktorske studije i posvetio se onome što će se (najverovatnije) pokazati kao jedan od revolucionarnih projekata u ovoj oblasti.

Leap nije mnogo veći od USB fleš drajva. Iako kompanija koja ga je izradila tvrdi da može biti čak i manji, odlučili su se za ovu veličinu iz prostog razloga što nudi mogućnost dobrog dizajna (podseća na Appleov iPhone) i otežava gubljenje uređaja. Kada se sa dobrim dizajnom upari i dovoljno obiman spisak dobro odrađenih funkcionalnosti, teško je ne predvideti uspeh ovakve platforme. To su investitori svakako i uvideli. Brzina kojom je Leap prikupio početni kapital je za primer u svetu tehnoloških startap kompanija.

Tehnologija koja stoji iza Leapa zasnovana je na optičkom sistemu, kombinaciji infracrvenih svetlećih dioda i kamere. Ovakva kombinacija svakako nije novost i koriste je i drugi motion-sensor uređaji poput Kinecta. No, kada se pogleda preciznost koju ti sistemi nude, vidi se prva velika i bitna razlika. Kinect je sposoban da locira pokrete s preciznošću nešto manjom od jednog centimetra. Leap to čini mnogostruko bolje – testovi pokazuju da maksimalna preciznost trenutno iznosi oko 0,01 mm!

Šta stoji iza ovako preciznih mogućnosti? Na ovu činjenicu dodajte i to da proizvođač za Leap traži svega 70 dolara (u pretprodaji), što je nekoliko puta manje od cene Kinecta. Kako je moguće da po nekoliko puta nižoj ceni ovaj proizvod nudi za nekoliko redova veličina bolju prezicnost?

Očekivano, nema dovoljno podataka da bismo govorili o hardveru koji je odgovoran za preciznost koju Leap nudi. Ipak, većina stručnjaka slaže se s tim da je tehnologija ugrađena u Leap zapravo nekakva varijacija na temu takozvane tehnike time-of-flight (TOF). Ta tehnika zasniva se na mapiranju dubine šaka, prstiju i onoga što se u šakama nalazi, i to uz pomoć svetlosti. Sistem meri vreme potrebno da svetlost stigne do tačke i vrati se, a onda kombinuje sve ove informacije u 3D sliku prostora ispred senzora. TOF tehnike bilo je i ranije, ali su tek napredak i minijaturizacija tehnologije doprineli tome da rešenja zasnovana na ovoj tehnici mogu da budu ekonomski isplativa. Trenutna rešenja koja upošljavaju ovu tehnologiju ne nude sjajne rezultate, pre svega zato što koriste izvor jedne frekvencije (talasne dužine) svetlosti i samo jednu kameru, pa je prostorna rezolucija niska. Jedno takvo rešenje je Swiss Ranger 400 (www.mesa-imaging.ch) kompanije Mesa, koje nudi tačnost u opsegu od oko 10 mm.

Konkurencija tehnici TOF mogli bi da budu sistemi zasnovani na stereo kamerama, ali one boluju od toga da previše koriste CPU računara, te nisu previše pogodne za industriju igara i multimedije, gde se zarađuju sredstva za dalja ulaganja u manje popularne grane koje bi kasnije donele veći profit kompanijama koje ta rešenja izrađuju. Dobra stvar kod Leapa jeste činjenica da se CPU ne opterećuje više od dva odsto(!), a grafički procesor uopšte se ne koristi. Odgovornost za ovakav rezultat svakako nosi softver. Tvorci Leapa vrlo su jasni kada je u pitanju softver za pokretanje njihovog čeda – u razvoj je uloženo mnogo truda i novca. Razvojnim timovima širom planete u narednom periodu biće podeljeno više od 20.000 ovakvih uređaja, a biće im dat i kompletan SDK sa podrškom za programske jezike Java, C#, C++ i Python. Cilj nije iznenađujući. Želja je kompanije da razvije svojevrsni Leap Motion Market, gde će krajnji korisnici moći da skinu aplikacije koje koriste moćni Leap sa ciljem interakcije sa računarima i sličnim uređajima. U tome svakako pomaže popularnost prenosnih platformi, kojima je gesture-based computing osnovni način korišćenja. Tu se pre svega misli na ekrane osetljive na dodir, koji danas „okupiraju” 90 odsto novih prenosnih uređaja.

Leap već sada nudi mnogo kada je u pitanju upravljanje multimedijom. Odlično napisani drajveri omogućavaju relativno laku integraciju sa postojećim aplikacijama i igrama, a dostupnost čitavog razvojnog koda velikom broju programera u dogledno vreme će omogućiti prilagođavanje najpopularnijih aplikacija mogućnostima Leapa. Veliku prednost ovog rešenja čini mogućnost upotrebe obe šake. Zamislite samo Guitar Hero sa ovakvim upravljačem! „Air Guitar” na pravi način.

Srećnici koji su imali prilike da koriste Leap hvale njegov brz odziv. Govori se o tome da je brzina veća od frekvencije osvežavanja monitora ili sposobnosti oka da otkrije kašnjenje. Svih deset prstiju prate se odvojeno, a mogućnosti koje se naziru zaista su beskrajne. Toga su svesni i zaposleni u kompaniji i trude se da u ovom periodu, dok se proizvod komercijalno ne lansira, uglancaju i najmanju mrlju. Budućnost, čini se, nosi dobru klimu i povoljne uslove za razvoj Leapa. Iako je trenutno u obliku računarske periferije, tvorci ne kriju planove da ga ugrade u laptopove ili tablične računare, sa kojima bi svakako pokrenuo revoluciju korišćenja. Navodno se već pregovara sa nekim od najvećih proizvođača hardvera oko uvođenja Leapa. Iz te perspektive, razvoj ovog rešenja prilično je nepredvidiv. Ipak, uzbuđenje zbog budućeg korišćenja jedne takve naprave jeste, marketinški gledano, njegova najveća vrlina. Više informacija o projektu, kao i mogućnost naručivanja proizvoda ili zahteva za licencom za razvoj mogu se naći na adresi www.leapmotion.com.

• • •

Pred nama je novo doba upravljanja računarima. Rudimentarni upravljački interfejsi polako će postati istorijsko nasleđe, a brža, intuitivnija i drugačija rešenja uskoro će preplaviti planetu. Očekuje se da će tehnologije upravljanja pomoću pokreta šaka i prstiju postati de facto standard već u narednih nekoliko godina.

Momir ĐEKIĆ