Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Взаимодействие человека и компьютера и perceptual computing

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Трехгорный технологический институт - филиал НИЯУ МИФИ

Реферат

По дисциплине «Информационные технологии»

На тему «Взаимодействие человека и компьютера и perceptual

computing»

Выполнил: студент группы 5ПТМ13 Юнусов Вячеслав

Проверил: ст. преп. Долгополова М.О.

Трехгорный

2014

Оглавление

Введение 3

3D компьютер SpaceTop

Шлем Rift Oculus……………………………………………………………… 6

Leap Motion………………………………………………………………….. 8

Экспериментальная перчатка для «письма по воздуху»………………….. 9

Microsoft Kinect……………………………………………………………… 10

Говорящие перчатки………………………………………………………….. 12

Перчатки силы……………………………………………………………… 13

Телефон для глухих………………………………………………………. 14

Перчатки ACCELEGLOVE……………………………………………………. 15

10. BLUETOOTH - кольцо…………………………………………………….. 16

Смарт - перчатка……………………………………………………………..17

Хептика - технология осязания……………………………………………….18

Продолжение тела: Миоэлектрический интерфейс………………………21

Заключение 22

Источники 23

Введение

В современном мире абсолютно не редко такое явление, как взаимодействие человека и компьютера. Уже действительно тяжело представить нашу жизнь без вмешательства различных технологий, которые очень часто выручают нас и облегчают жизнь человечества.

Многие из изобретений переводят сознание за грани разумного: то что казалось фантастическим и необыкновенным нашим далеким предкам, сейчас стало совершенно обыденными вещами. Но развитие технологий и устройств не стоит на месте и продолжает прогрессировать, приближая нас в то самое фантастическое будущее. Прошло не мало лет, с тех пор, как был создан первый телефон, первое радио, первый телевизор и самый первый компьютер.

Наука продолжала свое развитие и та громоздкая вычислительная техника,

стала помещаться в маленькие устройства, такие как, карманные компьютеры,

смартфоны или даже обыкновенные наручные часы.

Информационно-коммуникационные технологии становятся неотъемлемой частью жизни человека, меняется сам характер взаимодействия между ними.

Технологии призваны поддерживать определенные человеческие ценности, но нередко вступают в противоречие с другими, негативно влияя на качество жизни. Возможно, ли сохранить ключевые ценности под натиском перемен?

Ответ на этот жизненно важный вопрос во многом зависит от исследований и разработок в сфере взаимодействия человека и компьютера -- междисциплинарной области, динамично развивающейся в последние десятилетия.

В данном направлении активно действует компания Microsoft, результаты многолетних наработок которой обобщаются в статье. Рассматриваются история развития соответствующих исследований, их современное состояние и будущие задачи. Анализируются сущность базовых тенденций, радикально преобразующих отношения человека с технологиями, обусловленные ими возможности, риски и актуальные направления развития науки. Приводятся

рекомендации по преобразованию рассматриваемой области, которые позволят сформировать адекватный ответ на будущие вызовы.

Прежде всего, необходимо расширить научно-проектный цикл за счет введения дополнительной стадии -- концептуального анализа, касающегося этических,

социальных и политических эффектов складывающихся тенденций. Следует усилить внимание к междисциплинарным аспектам взаимодействия человека с компьютером, что, в свою очередь, предполагает формирование нового профессионального языка, который дал бы возможность проанализировать зарождающиеся перемены и способы управления.

Центральное место в меняющемся калейдоскопе технологий должны занять базовые ценности, поддерживающие человеческую идентичность. Такими высокотехнологичными устройствами в нашем мире стали 3D компьютер

SpaceTop, шлем Rift Oculus, Leap Motion, такое направление, как Хептика и многое другое важное технологическое оборудование, значительно облегчающее нашу с вами жизнь и деятельность.

1. 3D компьютер SpaceTop

SpaceTop - прозрачный компьютер, который позволяет пользователям проникнуть внутрь экрана и манипулировать содержанием своими руками был представлен на конференции TED в Лос-Анджелесе.

Настольный компьютер SpaceTop 3D сочетает в себе прозрачный ЖК-дисплей со встроенными камерами, которые позволяют отслеживать жесты и движения глаз. В отличие от использования стереоскопических камер в Xbox Kinect,

чтобы перемещаться по игровой консоли с дивана, интерфейс SpaceTop

предназначен для удобства пользователей, чтобы в буквальном смысле руками манипулировать 3D проекции под экраном компьютера Он был разработан, в

сотрудничестве с Microsoft и ее технологией Kinect, аспирантом Массачусетского технологического института, исследователем MIT Джином Ли. SpaceTop использует совершенно переопределенные настройки отображения и визуализации для бесшовного 2D и 3D взаимодействия объектов на дисплее. SpaceTop позволяет пользователям вводить, нажимать, рисовать в

2D и непосредственно манипулировать элементами интерфейса, которые плавают в 3D пространстве над клавиатурой. SpaceTop использует специальное оборудование, которое включает камеру глубины и прозрачный дисплей.

Пользователи просто размещают свои руки позади экрана для прокрутки или просмотра, но они также могут поднять руки вверх, чтобы захватить и манипулировать виртуальными 3D-элементами. Одна камера используется для отслеживания пальцев, признавая жесты, позволяющие щипать и перетаскивать объект, а другая камера обращена к пользователю и отслеживает положение его головы, чтобы дисплей исправлял перспективу 3D-графики.

В настоящее время это устройство находится все еще на ранних этапах разработки, но при наличии больших исследований, в скором времени компьютер SpaceTop 3D сможет выйти на рынки мира, в общее потребление.

Джин Ли на презентации сказал: « Пространственная память, когда тело

интуитивно помнит, где что находится, является самым человеческим навыком.

Если вы работаете над документом, вы можете забрать его и перелистнуть страницы, как в бумажной книге. Разрыв между тем, что дизайнер думает и что компьютер может сделать, на самом деле очень огромен, но если вы можете проникнуть руками внутрь компьютера и обрабатывать ими цифровую информацию, то возможность выразить свои идеи более полно увеличится в несколько раз "

2. Шлем Rift Oculus

Oculus Rift -- шлем виртуальной реальности с широким полем зрения, низкой задержкой и умеренной ценой. Разрабатывается компанией Oculus VR (около

20 работников), которая была основана Палмером Лаки,

сооснователями Scaleform, и Джоном Кармаком (позже стал CTO в Oculus VR).

Наборы разработчика продаются с лета 2013 года. Потребительская версия,

'Oculus Rift Consumer', планируется к выпуску в третьем квартале 2014 года.

На выставке Electronic Entertainment Expo 2012, компания id Software

анонсировала разработку версии игры Doom 3, BFG Edition, совместимой со шлемами виртуальной реальности. Джон Кармак представил ранний прототип

Oculus Rift на базе LCDдисплея с диагональю 5, 6 дюйма, совмещенном с парой линз, которые позволяли получить стереоскопический эффект с полем зрения в

90 градусов по горизонтали и 110 градусов по вертикали.

Версия для разработчиков начала поступать первым заказчикам с 30 марта 2013

года. На июнь 2013 года разработчикам было разослано более 5 тыс.

комплектов. В июне 2013 года на EEE 2013 был продемонстрирован улучшенный прототип устройства с разрешением Full HD (1080p). В октябре

2013 года компания подтвердила, что выпустит еще одну версию для разработчиков, с уменьшенными задержками и увеличенным разрешение.

Потребительская версия, 'Oculus Rift Consumer', находится на стадии доработки и запланирована к выпуску в 3 м квартале 2014 года. Планируются улучшения трекера, увеличение разрешения до 1080p, рассматривается возможность беспроводного подключения. Палмер Лаки заявил, что эта версия может стать доступной для заказа в 2014 году.

В отличие от других 3D технологий, в Oculus Rift не используются затворы или поляризаторы. Изображения для каждого глаза выводятся на один дисплей

(каждое изображение занимает немного меньше половины дисплея) и затем корректируются при помощи линз.

В первых прототипах использовался LCD-дисплей с диагональю 5,6 дюйма;

однако после успешной кампании на Kickstarter, было решено использовать 7

дюймовый дисплей (Innolux HJ070IA-02D), из-за чего последующие устройства несколько больше по размеру. Стереоскопический эффект на новом дисплее усилен из-за того, что поле зрения для правого и левого глаза не перекрываются на 100 %. Для левого глаза доступен небольшой дополнительный фрагмент картинки слева, для правого -- справа, что приближает Rift к нормальному человеческому зрению.

Поле зрения имеет размеры немного более 90 градусов по горизонтали (110

градусов по диагонали), что примерно в два раза больше чем у массово производившихся ранее видеоочков и шлемов ВР.

Разрешение дисплея в нынешней версии для разработчиков составляет

1280×800 (соотношение сторон 16:10) Изображение на дисплей выводится искаженным, и затем исправляется при помощи линз, создавая сферическое изображение для каждого глаза. Из-за линз пиксели имеют разные видимые размеры (растянуты у края изображения).

Ожидается увеличение разрешения дисплея до, по крайней мере, 1920×1080 в

финальной версии устройства.

Вес очков составляет около 380 грамм,[27] (на 90 больше чем у прототипов из-за увеличения диагонали дисплея).

Устройство требует тщательной настройки для каждого пользователя, в

частности, указания межзрачкового расстояния.

Использование Oculus Rift может вызывать рябь в глазах, головокружение,

головную боль и тошноту (эффекты могут сохраняться десятки минут после окончания использования очков). Особенно сильно эффекты выражены при первых использованиях устройства.

Oculus Rift, шутливо сравнивают с очками аквалангиста из-за сходной формы светоизолирующего корпуса.

NASA использует Oculus Rift и Omni в лаборатории JPL для виртуальных прогулок по поверхности Марса и по МКС.

3. Leap Motion

Leap Motion (Скачкообразное движение) -- это разрабатываемая технология,

основанная на захвате движения, для человеко-компьютерного взаимодействия.

The Leap -- это небольшое USB-устройство, разработанное для стола пользователей, рабочей частью располагается вверх, тем самым создавая 3D-

область взаимодействия объ мом около 227 дециметров кубических (то есть мнимом кубе со стороной 61 см).

The Leap отслеживает движение пальцев и рук, карандашей, ручек, палочек для еды с точностью до 1/100 мм. Это устройство позволяет пользователю просматривать страницы в интернете, читать новости, листать фотографии,

создавать музыку, едва пошевелив пальцами, лепить, вытягивать, сгибать,

придавать форму и создавать 3D фигуры, разбирать их и собирать обратно;

рисовать кончиком пальца или же использовать настоящие ручку или кисть и многое другое.

На демонстрации для CNET, The Leap использовался для навигации по веб-

сайтам, увеличения карт с помощью движения двух пальцев, достаточно

точного рисования и манипуляций с 3D объектами. Гендиректор Leap Motion Michael Buckwald сообщил CNET:

«Мы хотим создать приложение, которое переверн т мир, которое полностью изменит взаимодействие человека с операционной системой или серфингом в Интернете.…Наша цель -- коренным образом изменить взаимодействие компьютера и человека, то есть делать вс то, что раньше делалось мышью.

Несомненно, это отразится на каждом, начиная от простых повседневных задач и заканчивая любым технологическим процессом, который только можно представить»

4. Экспериментальная перчатка для «письма по воздуху»

Экспериментальная перчатка для «письма по воздуху», была создана командой специалистов по IT в Технологическом институте Карлсруэ (Германия). Когда пользователь чертит в воздухе буквы, система их распознает, переводит в цифру и далее вставляет в SMS, электронное письмо или любое другое мобильное приложение, сообщает Gizmag.

Перчатка анализирует все движения руки с помощью встроенных гироскопов и акселерометров. Потом данные передаются компьютеру по Wi-Fi, и система определяет, пишет ли сейчас рука по воздуху, или выполняет какие-то другие операции.

Определив, что сейчас человек пишет, компьютер начинает распознавать отдельные буквы. Программа оснащена статистическими моделями уникальных комбинаций сигналов, соответствующих каждой букве алфавите, и

даже способна различать индивидуальные почерки. Система также может распознать около восьми тысяч слов (если их чертить прописными буквами) и

целые предложения.

Пока частота ошибок составляет 11% - как только система научится работать с почерком пользователя, этот показатель падает до 3%.

Разработчик технологии, докторант Кристоф Амма (Christoph Amma), сейчас работает над миниатюризацией датчиков, чтобы на смену громоздкой перчатке

пришел неприметный наручный ремешок. Возможно и другое технологическое решение: поставить оборудование в смартфон. В этом случае одно-

единственное мобильное устройство будет распознавать движения руки, и

обрабатывать полученные данные.

Технология «письма по воздуху» также может использоваться с приборами смешанной реальности (таких, как Google Glass) - тогда они обойдутся без дополнительного устройства ввода (тачскрина или виртуальной клавиатуры),

утверждает Амма.

5. Microsoft Kinect

Kinect -- это самоценная коробочка габаритами 23 на 4 сантиметра,

установленная на тонком шарнирчике на подставку. Этот шарнирчик с помощью сервопривода двигает «тело» Kinect, позволяя ему следить за игроком.

Спереди у нее -- три глазка. Два из них -- это датчик глубины, состоящий из

инфракрасного проектора, объединенного с монохромной КМОП-матрицей,

позволяющие получать трехмерное изображение при любом естественном освещении. Диапазон глубины и программа проекта позволяет автоматически калибровать датчик с уч том условий игры и окружающих условий,

например мебели, находящейся в комнате.

Еще один -- это RGB-камера, с ее помощью обрабатывается мимика и прочие

«тонкие моменты». В комплекте с «трехглазым шпионом» идет кабель питания,

руководство пользователя, Wi-Fi удлинитель, kinect- ориентированную игру

Adventures. По бокам -- микрофоны, позволяющие качественно

считывать речь, отбрасывая посторонние шумы.

Судя по недавнему патенту Microsoft, Kinect будет способен распознавать язык жестов. Пока патент касается только ASL, но, возможно, другие языки будут добавлены позже. Ожидается, что это расширит аудиторию пользователей и

поможет обучать немых языку жестов. Но согласно официальному комментарию в первой версии Kinect этого не появилось из-за невысокого разрешения камеры

(иначе цена стала бы совсем запредельной). С другой стороны, Microsoft не отказывается от использования патента -- но будет ли это улучшенная версия Kinect или отдельный продукт, пока неизвестно. В будущем -- ждем развития этой идеи.

Впервые Project Natal был показан на выставке E3 1 июня 2009-го года,

произведя там эффект разорвавшейся бомбы. «Контроллер без контроллера».

Игра всем телом. Голосовые команды. В основе проекта, в будущем получившего название Kinect, лежит камера Zcam, разработанная фирмой

3DV Systems еще в 2000-м году. Это разновидность времяпролетной камеры,

позволяющей получать трехмерную видеоинформацию. Как видите,

разработка не новая, и известно, что сначала ей заинтересовались ребята из

Apple, но контакта с компанией PrimeSense, которой на тот момент принадлежали права на технологию, найти не смогли.

Впрочем, Microsoft акцентирует внимание на том, что на 70% Kinect -- это программное обеспечение их собственной разработки. «Железо», конечно,

тоже инновационно, но не в нем суть успеха и гладкой работы «контроллера без контроллера».

Kinect в основном предназначен для игр. Играть можно максимум вдвоем.

По сети, с помощью Xbox Live, хоть ввосьмером. Сидячих игроков камера,

вопреки распространенному мнению, распознает. И порой заставляет приседать, а то и ложиться в игровых целях. Но игры здесь таковы, что долго не просидишь, не пролежишь. Во время игрового процесса присутствуют запаздывания реакции Kinect. И они выше, чем в случае с Move или Wii. Не выше, чем десятая доля секунды. Придирки были, есть и будут, но вот честно

-- в большинстве случаев запаздываний не замечаешь. Точность «отражения»

ваших движений на экране при этом достаточно хороша. Резкий взмах руки действительно считывается как сильный удар по мячу, допустим.

Свыкнуться с тем, что нет ничего в руках и ты никак не «рулишь» процессом с помощью специальных приспособлений, поначалу тяжело. Ориентируешься или на присутствующий, на экране аватар, либо полупрозрачный «призрак».

Необходимость скакать, двигаться всем телом, извиваться, вызывает очень сильную двигательную радость. Никаких проводов, никаких посредников между тобой и происходящим на экране. Впрочем, посредники порой нужны

-- в теннис, допустим, играть, не имея ничего в руках, трудно. И в шутерах из пальца не особо постреляешь.

В любой момент в игру, не останавливая ее, может войти второй человек. Для этого не нужна отдельная калибровка. Просто подходишь к уже играющему,

встаешь рядом, а через пару секунд на экране появляется второй «призрак».

Причем всгда другого пола. Также в процессе игры Kinect фотографирует вас в различных игровых (чаще всего -- нелепых) позах и сохраняет в память Xbox.

Причем сделанные фотографии можно прямо сразу и послать друзьям в Xbox Live

(что с появлением Windows Phone 7 стало еще более заманчивой возможностью).

Также можно записывать голосовые послания, организовывать

«театральные зарисовки» с помощью своих экранных аватаров.

Что с играми? К началу продаж Kinect в арсенале имеется 17 игр,

предназначенных специально для этого контроллера и одна Kinect-совместимая игра (Harry Potter and the Deadly Hallows part 1). Все они -- исключительно казуальные, семейные развлечения: спортивные, танцевальные, аркадные

(вроде гонок Kinect Joy Ride или того же «Гарри Поттера»), виртуальный фитнес. Да, Kinect поначалу ориентирована исключительно на аудиторию, не относящуюся к играм слишком серьезно. На аудиторию, которая вряд ли сотворит из игры культ, но очень не прочь попрыгать перед телевизором.

Потому что это весело и помогает размяться. То есть на ту аудиторию, которая в свое время бросилась покупать Wii. Но Nintendo быстро обросла и

самоценными, без привязки к контроллерам движений, игровыми сериями

(Rayman Rabbids, Mario Bros и т.д.). У Xbox есть свои громкие игровые имена,

но они пока находятся за рамками Kinect. Попадут ли они в эти рамки? Станет ли Kinect столь же универсальной штукой, как допустим, PlayStation Move, для которой анонсирована и уже выпущена уйма «взрослых» игр? Пока нет ответа на этот вопрос. В начале этого года Питер Мулинье грозился обеспечить полную поддержку Kinect в своем Fable 3, но дело ограничилось только парой игровых мест, в котором «контроллер без контроллеров» можно применить, но не полноценным управлением с его помощью.

Компания представила линейку стартовых проектов для Kinect. В нее вошла игра по мотивам Star Wars от LucasArts, новая гоночная игра с ежом Соником Sonic Free Riders, проект от Disney под названием Disneyland Adventures, и танцевальный симулятор Dance Central от MTV Games. Кроме того, покупателям предложен спортивный сборник Kinect Sports (бокс, боулинг,

пляжный волейбол, настольный теннис, футбол и легкая атлетика),

аркада Kinect Adventures которая входит в комплект с контроллером (в

комплекте Kinect, Xbox 360 и игра Kinect Adventures), симулятор ухода за питомцем Kinectimals и гоночная аркада Joy Ride. Владельцам Xbox 360

также обещают новый видеочат под названием "Видео сеанс Kinect".

На выставке E³ - 2009 Майкрософт продемонстрировал несколько применений технологии:

Рикошет -- Breakout-подобная игра, в которой используется вс тело для отбивания мячей разбивающих блоки.

Paint Party -- в которой игрок может разбрасывать краску на стену. Игрок может выбирать цвет голосом и использовать позы тела для создания трафаретов.

6. Говорящие перчатки

На прошедшем в Сиднее фестивале инноваций Microsoft Imagine Cup

оригинальных идей и проектов было предостаточно. Однако один из шестерки финалистов привлек наше особенное внимание: работу над ним ведет студенческая команда QuadSquad из Украины. И проект этот на днях объявлен победителем.

В настоящий момент в мире десятки миллионов человек страдают полной или частичной глухотой или немотой, и большинство из них используют для общения язык жестов. Однако среди прочих людей языка этого не знает практически никто. С этой проблемой столкнулись и украинские студенты,

общаясь со спортсменами с поражением слуха, тренирующимися по соседству.

Так появилась на свет идея проекта EnableTalk - перчаток, с помощью которых язык жестов переводится в текст на экране, а затем, при необходимости - и в произносимую генератором речи фразу. Для этого перчатки имеют многочисленные датчики сгиба и прикосновения, гироскопы и акселерометры.

Кроме того, небольшие солнечные батареи призваны продлить срок автономной работы, а Bluetooth-интерфейс обеспечивает беспроводную передачу данных на компьютер или смартфон.

Авторы последовательно создали уже несколько прототипов, хотя пока количество встроенных датчиков не доведено до нужного уровня, да и соединение с компьютером обеспечивается обычными проводами. Да и обходятся прототипы в изрядную сумму, хотя, по расчетам разработчиков, в

будущем стоимость их удастся довести до вполне приемлемой.

Интересно, что в систему заранее закладывается возможность обучения новым жестам и модифицировать встроенные в стандартную библиотеку. Это позволит адаптировать EnableTalk к бесчисленным видам языка жестов, и даже диалектов.

7. Перчатки силы

Добраться до сладкого варенья, когда крышка накрепко присохла к банке,

бывает невероятно сложно. Помогут в этом роботизированные перчатки,

способные создавать дополнительное усилие.

Автоматизированные перчатки Human Grasp Assist (они же Robo-Glove, они же

K-Glove) созданы на базе технологий, использованных при создании рук-

манипуляторов знаменитого гуманоидного робота Robonaut 2, в настоящее время проходящего испытания на МКС. Главная цель их - снизить хроническую нагрузку на кисти рук, от которой страдают не только космонавты, но и многие рабочие на Земле - скажем, автомеханики,

вынужденные в течение всего рабочего дня совершать массу однообразных движений: взять - привинтить - затянуть - отвинтить - и так далее.

Конечности Robonaut 2 оснащены датчиками давления и независимыми актуаторами на каждом пальце, что дает ему своего рода чувство осязания. Эти же системы имеются и у пальцев на перчатках Human Grasp Assist: датчики определяют, что пользователь схватил объект, а приводы-актуаторы натягивают тонкие, но прочные тросики - «жилы», удерживая объект без какого-либо участия человека. Рука может расслабиться и отдохнуть.

Первые прототипы Human Grasp Assist были закончены еще около года назад,

сегодня же разработчики трудятся уже над третьей их версией. Масса каждой перчатки пока составляет около 900 г, каждая имеет небольшой дисплей,

использующийся при программировании и диагностике ее работы, а также комплект литиево-ионных аккумуляторов, которые крепятся на поясе пользователя.

Проводятся и испытания, которые подтвердили, что с такими перчатками работник, действительно, способен дольше удерживать предмет в руке и меньше уставать. Предварительно ожидается, что при выполнении задачи,

требующей от человека прилагать усилие от 6,8 до 9 кгс, Human Grasp Assist

снизит эту величину до 2,3-4,5 кг

8. Телефон для глухих

Если новый концепт мобильника для страдающих нарушениями слуха дойдет до конечного потребителя, у слабослышащих и глухих людей появится кое-что получше традиционных текстовых сообщений.

Нам бывает достаточно сложно расслышать, что говорит нам по телефону собеседник, если связь плохая, но мы даже не можем представить себе,

насколько разочаровывающими могут быть попытки «пробиться» через телефон для людей, страдающих заболеваниями слухового аппарата.

Нарушения слуха не должны быть причиной отказа от радостей пользования новыми технологиями. Вот почему студент Сухун Ким разработал систему

Взаимодействие человека и компьютера и perceptual computing 📙 Реферат → 🆔 47829