האם זה סופה של המקלדת?

ממשקי קול הם הפתרון למקומות בהן מקלדות מתקלקלות מהר או לחילופין לשימוש בבתי חולים שם עלולות המקלדות לשמש מחבוא לחיידקים. הקש בעץ

מקלדות הם גורם חיוני במחשבים של היום, אך כנראה לא לזמן רב. קבוצת מדענים השתמשה בחיישנים אקוסטיים כדי להפוך לוח שולחן ואפילו עצמים תלת ממדיים לסוג חדש של ממשק מחשב.

קול הגורם לתנודות של חלון או העובר דרך פלטת השולחן היא משהו שאנשים חווים ביום יום. גלי הקול חודרים דרך מרבית החומרים המוצקים. כעת הצליחו חוקרים מאירופה לנצל את יכולת החדירה המצוינת של גלי קול דרך תווך מוצק כדי להפוך עצמים יום יומיים, לרבות עצמים תלת ממדיים לסוג חדש של ממשק מחשב.

באמצעות חיבור חיישנים לחומרים המוצגים, ניסו חוקרים העובדים בפרויקט המכונה “טאי צ’י” ליישם ממשק אדם מכונה המבוסס על אקוסטיקה – Tangible acoustic interfaces (ומכאן ראשי התיבות TAI). הם הצליחו למקם במדויק אחר מקור הקולות ולעקוב אחר הויבראציות האקוסטיות. נגיעה באיזורים מסוימים על הלוח עשויה לשגר תווים מוזיקליים למחשב. מעקב אחר קול של אצבע המאייתת מילים על גליון עץ יכול הלהתרגם בזמן אמת לכתב יד על מסך המחשב בלי צורך להכניס מתחת ללוח שכבה של מערכת חיישנים רגישה.

חישה של הויבראציות על גבי תווך מוצק והפיכתם לאותות חשמליים היא החלק הקל. המיקום המדויק של מקור הויברציה בחומר המוצק הוא הדבר המסובך. הבעיה היא שהמבנה המורכב של החומר המוצג גורם לקושי לבנות מודל שינסה לתאר את התנודות הללו. מוטות עץ בתוך לוח השולחן, לדוגמה ישנו את הפצת גלי הקול והתנודות.

הצוות חקר ארבע טכנולוגיות עיקריות. שיטת השהית הזמן עד הגעת הקול (TDOA) משתמשת בשלושה חיישנים ומשווה את ההבדל בזמן ההגעה של גל אקטוסטי לכל אחד מהחיישנים כדי לאתר את מיקומו. למעשה התפיסה של TDOA כבר קיימת מאה שנים. בהינתן מהירות ופיזור הגל האקוסטי דרך חומר מוצק, שיטת TDOA מספקת פתרון מעשי, אם כי די יקר לבעיה.

שיטה אחרת המכונה הפיכת הזמן, מצד שני, זקוקה רק לחיישן יחיד. היא עובדת על העקרון לפיו הקשה בכל נקודה על המשטח יוצרת דחף ייחודי שניתן להקליטו ולהשתמש בו כדי לכייל את העצם. שיטת הפיכת הזמן פועלת על עצמים תלת ממדיים באותה מידה כמו על משטח ישר.

השיטה השלישית משתמשת בחישה מרובת חיישנים באמצעות הפיכת הפיזור MUlti-Sensor Tracking through the Reversal of Dispersion (MUST-RD). שיטה זו דורשת הבנה מעמיקה של תכונות פיזור הקול של החומר המוצק. עקומת הפיזור של גלים אקוסטיים הנעים על פני החומר בעת בחינת החומר מושווית לבסיס נתונים של עקומות פיזור של חומרים נפוצים. מההשוואה זו ניתן לחשב את מיקום מקור הויבראציות, ובהזדמנות זו גם כדי להעריך לפחות הערכה גסה את סוג החומר.

השיטה הרביעית אותה בחנו חוקרי פרויקט טאי-צ’י היא הולוגרפיה בתוך מוצק. הם השתמשו בלחץ הקול, דחיסות הקול ומהירותו בתווך המוצק כדי לחשב מיקום וזמן. בדרך זו ניתן למפות את מקור הקול ולהדמות אותו באותה דרך שבה משתמשים במצלמות אינפרה אדומות כדי למפות מקור חום. כמה מהחוקרים גם ערכו ניסוי בשילוב של מיקום אקוסטי ומעקב באמצעות אפקט דופלר כדי למקם ולעקוב אחר מקור קול הנע באוויר.

הקבוצה כללה חוקרים מגרמניה, צרפת, איטליה, בריטניה ושווייץ במימון חלקי שלה איחוד האירופי, בראשותו של ד”ר מינג יאנק מאוניבריסטת קארדיף מוויילס שבבריטניה.

לדברי מינג ממשק חיישני הקול לא אמור להחליף את המקלדות והעכברים בעתיד הקרוב, אך בסביבות ספציפיות שבהן מקלדות אינן שימושיות – למשל בסביבות מלוכלכות או לחילופין בבתי חולים שבהם המקלדת עלולה להיות מקום מסתור לחיידקים, מערכות TAI יכולות לספק פתרון אלגנטי. במיוחד הוא אוהב את פתרון הפיכת הזמן, שלא כמו TDOA, הוא עובד על כל עצם ואינו דורש חומרים מיוחדים. מכיוון שהוא זקוק רק לחיישן אחד ולמחשב נורמאלי, הוא פשוט וזול. חברת ספין אוף של אוניברסיטת פאריס עובדת כעת על מסחור יישומים בשיטה זו. שאר הטכנולוגיות כגון הולוגרפיה אקוסטית הראו הבטחות גדולות אך הן אינן מוכנות למסחור.

CeTT , חברה משווייץ השותפה בקונסורציום הרכיבה ערכת פיתוח ל-TAI הכוללת אלגוריתמים שפותחו במהלך הפרויקט, תוכנה וחומרה בחבילה אחת למפתחי יישומים המבקשים ליישם את פריצות הדרך של פרויקט טאי-צ’י. בין היישומים – חיישנים אלחוטיים המשתמשים בטכנולוגית בלוטות’ שיאנג היה מבקש לפתח ביחד עם שותפים מהתעשיה. “טכנולוגית הפיכת הזמן היא פריצת דרך חשובה” אומר יאנג. “קודם לכן אנשים עבדו רק עם חומרים קלים כעת פיתחנו יכולת לקלוט גלי קול העוברים דרך מתכות פלסטיק ולוחות ויש לנו ממשק אינטראקטיבי אמיתי.

לידיעה באתר ICT REPORT