!Футуристични клавиатури с акустични вълни

Текст: Драгомир Дончев.

През последните 20 години тя ни служи вярно като основно устройство за въвеждане на текст в нашите РС-та. Много и различни нейни разновидности се опитаха да я заменят през годините от екзотични, сложни устройства с шепа клавиши, до разнообразни системи за разпознаване на текст и ръкопис. Въпреки всичко отново и отново потребители и производители се връщат към добрия стар класически дизайн, представляващ правоъгълна основа със стотина бутона или казано по друг начин: стандартна компютърна клавиатура. И все пак, въпреки съвета Ако не е счупено не го поправяй, учени, изследователи и инженери не престават да търсят формата и технологията за създаване на едно по-добро входно устройство, наследник на клавиатурата, което да я изпрати в заслужена пенсия.

Силата на акустичните вълни
Макар че много анализатори прогнозираха, че към началото на новия 21 век технологиите за разпознаване на реч и ръкопис ще изместят постепенно клавиатурите, днес те все още са по-скоро маргинална, отколкото общоприета опция. Водени от очевидното разбиране, че не това е храстът, от който ще изскочи заека, група европейски учени са поели в съвършено различна посока. Те работят върху една много интересна технология, използваща акустични вълни, която е в състояние да превърне практически всяка повърхност в потенциално въвеждащо устройство. При това то ще може не само да разпознава ръкопис, но и да бъде използвано по много и различни начини за въвеждане на информация. Нещо повече възможностите на технологията са толкова големи, че с нейна помощ всяка маса, стена или дори под могат да бъдат превърнати в музикален инструмент, тъчпад, клавиатура и сензорен екран едновременно.

Проектът TAI-CHI
В основата си разработката на тази научна група се базира върху познатия на всички ни ефект на вибриране, който звуковите вълни предизвикват, когато преминават през твърд материал стъклото на прозорец или плот на маса, например. Именно тази способност европейските изследователи от проекта TAI-CHI (Tangible Acoustic Interface for Computer-Human Interaction Осезателен акустичен интерфейс за интеракция Човек-Компютър) са впрегнали, за да създадат уникален компютърен интерфейс от ново поколение.
Посредством добавяне на специални сензори към избран твърд материал, учените могат да локализират и проследят дори най-леките вибрации, предизвикани от звуковите вълни. По този начин почукването на човешките пръсти по твърдата повърхност или скърцането на химикала или молива върху лист хартия могат да бъдат преведени в реално време на компютърен език, разпознати като ръкописен текст и изведени върху монитора на РС. Така на практика се избягва използването на специално разработени (и скъпи) входно устройства.

Да уловиш вибрацията
И макар улавянето на звуковите вибрации и преобразуването им в електромагнитни импулси да не е особено сложна задача, то точното локализиране на източника на вибрацията се оказва доста комплексно предизвикателство. Проблемът идва оттам, че особеностите в структурата на самия твърд материал често изкривяват звуковите вълни по непредсказуем начин. Именно по тази причина усилията на учените от екипа TAI-CHI са насочени в три посоки. От една страна, те работят върху специална технология за триангулация на уловения сигнал (Time Delay of Arrival). С нейна помощ се сравняват данните от три независими сензора, за да се установи с точност мястото на източника на вибрациите. От друга те използват специален единичен сензор, чиято задача е да регистрира уникалната импулсна реакция на съответната повърхност. На тази база впоследствие се извършва калибриране на цялата система. Интересното е, че тази технология (Time reversal) работи еднакво добре както при 3D, така и при равни повърхности. На финала една по-обща конфигурация от сензори (Multi-Sensor Tracking) улавя цялостната картина на звуковите вибрации и заедно с корекциите, нанесени от предходните две технологии, може да определи с изключителна точност местоположението на източника им.

Това, което на практика са постигнали учените от проекта TAI-CHI, е създаването на един вид система за звукова холография. С помощта на събраните данни за налягането, интензитета и ускорението на звука те успяват да изчислят позицията на даден източник на вибрации и в последствие да я изобразят визуално. Според създателите й приложенията на тази технология са неограничени. Докато до вчера ние работихме с конкретен материал: метал, пластмаса, дърво, днес имаме вече цялостен, завършен интерактивен интерфейс, който може да бъде вграждан в произволен предмет или обект, споделя един от членовете на екипа - доктор Минг Янг.