Будущее рядом!

Юрий Свидиненко

Хакер, номер #102, стр. 048

(metamorph@yandex.ru)

Гаджеты будущего, существующие уже сегодня

Как говорил один умный человек, «…будущее уже здесь, только оно неравномерно распределено». Это очень точно описывает ситуацию в области хай-тека, которая сложилась сейчас в мире. С одной стороны, повальная информатизация, беспроводный интернет, спутниковый шпионаж с помощью Google Earth, а с другой – тот факт, что электрификация Европы полностью закончилась только в прошлом году. Это при том-то, что лампочку Ильича в наших селах советский народ увидел уже в 30-е годы прошлого века.

И это очень печально. Представь себе, что инопланетяне совершили вынужденную посадку у нас на Земле и их экипаж выпрыгнул на двух капсулах с корабля. Первая попала в дебри Африки, например, в республику Чад. А вторая – прямиком на Манхэттен. Я думаю, что, связавшись после приземления, наши гости будут уверены в том, что находятся на разных планетах – столь контрастны технологии этих регионов Земли.

И фантасты в этом, конечно же, не виноваты – очень многое зависит от мировой политики, глобализации, да и просто уровня развития отдельных стран и народов. И тут ничего не поделаешь. Технологический разрыв есть и будет существовать, по крайней мере до всеобщей глобализации человечества.

Поэтому когда, скажем, житель той же республики Чад читает (при этом еще не факт, что он умеет читать) фантастический роман о мире будущего из стекла и бетона с движущимися тротуарами и скручивающимися в трубку электронными газетами, он думает: «Во как круто! Это ж будущее!» - и даже не догадывается, что и то и другое уже существует где-то на нашем шарике.

I’m invisible man!

Начнем с простого примера: подводная лодка «Наутилус» уже не будоражит умы – мы видали не и «электрические», и ядерные субмарины, способные не то что корабль потопить, но и сровнять с землей небольшой город. Из пушки на Луну никто не летает, но зато собираются запускать из ее электромагнитного аналога микроспутники на орбиту.

Теперь пример посложнее. Герберт Уэллс в свое время написал замечательный роман «Человек-невидимка». Замечателен он был тем, что показывал необразованному народу, на что в принципе способна наука. В то время невидимость казалась делом простым: проглотил чего-то там - и все нормально, через день ты уже прозрачный, как стекло. А если надо сделать невидимым какой-нибудь предмет – пожалуйста, есть невидимая краска. Покрасил ей, к примеру, 10-сантиметровый слой железа – и получил стальное стекло, из которого и крышу можно сделать, и под водой на большой глубине домик.

Как оказалось позднее, в науке простых путей нет и даже самые очевидные вещи вначале не так очевидны исследователям. Но, несмотря на это, теория невидимости уже год как существует в виде прикладной науки.

Самый простой способ сделать из человека невидимку предложили японцы. Способ остроумный и достаточно простой: конструируем плащ из гибкого LED-экрана, на краях которого ставим ряд видеокамер, передающих изображение на противоположную сторону. В итоге, когда ты наденешь этот плащ, камера на затылке нарисует на передней его части то, что находится сзади тебя, и люди, которые будут смотреть на тебя прямо, увидят все то, что покажет задняя камера. И наоборот – камера, расположенная спереди, изобразит сзади тебя картину того, что происходит перед тобой.

Естественно, эта мегатехнология не дает полной невидимости, а скорее служит средством продвинутого камуфляжа. Ведь если ты будешь куда-то бежать в таком плаще, то будет видно твои очертания и складки материала, из которого изготовлен дисплей. Но все равно, если ты решишь погулять в нем по улице, даже такая нехитрая технология заставит многих сказать: «Шаман, однако!»

Этот камуфляжный плащ - изобретение профессора Токийского университета Сусуму Тачи (Susumu Tachi) аж 2003 года. То есть, по сути дела, накидка-хамелеон существует уже 4 года.

Сегодня это уже более чем реальный девайс, который профессор собирается сделать одним из хитов на мировом рынке. Плащ представляет собой обычную накидку из зеленого пластика, служащую одновременно обычным плащом-дождевиком и полупрозрачным экраном для спрятанного под ним проектора. Как говорят очевидцы, эффект от ее использования для наблюдателя просто потрясающий. Такое впечатление, что идет не человек, а знаменитый хищник, с которым боролся железный Арни.

Физики-фотоники пошли дальше профессора Тачи и решили разработать честную теорию невидимости.

По сути дела, предмет невидим тогда, когда световые волны, падающие на него, не меняют направления после взаимодействия с ним или обтекают его.

Достичь этого трудновато, поскольку все волны, падающие куда-либо, сразу отражаются или же поглощаются телом. Твоим телом, кстати, тоже. Вот если сделать что-то вроде капсулы, проходя по поверхности которой, световые волны огибали бы заключенный в ней объект, то можно считать, что первая «шапка-невидимка» в мире существует.

Поверхность такой капсулы должна быть достаточно хитроумной: важно, чтобы все фотоны, падающие на нее, правильно перенаправлялись и выпускались с другой стороны без изменения направления – только тогда можно говорить о невидимости.

Но сделать это можно, поскольку кроме теории есть еще и практика, и недавно добиться невидимости ученым удалось в миллиметровом диапазоне длин волн. Помогли в этом специальные материалы, или метаматериалы, как их еще называют ученые из-за необычных оптических свойств. Как говорит доктор Джон Пендри, первооткрыватель невидимых материалов, в будущем можно будет укрыться в сфере из метаматериала и оставаться вместе с ней абсолютно невидимым для окружающих.

Однако чтобы эта «шапка-невидимка» стала реальностью, материалы придется разрабатывать на наноуровне, а это представляет значительную сложность. Однако это не невозможно, поэтому, как говорит Пендри, капсула невидимости может появиться уже через десятилетие.

Пока метаматериалы могут спрятать от взгляда стороннего наблюдателя частицы микронного размера. И это уже было продемонстрировано учеными.

Теперь Пендри и его коллеги хотят сделать невидимым какой-нибудь объект размером несколько миллиметров, например муравья. Для этого будет задействован совершенно новый тип метаматериалов с наноразмерными включениями. Все это очень хорошо, но никто не уточняет, что будет видно человеку, помещенному в такой кокон. Скорее всего, вообще ничего :), так что нашалить в таком состоянии, как это делал человек-невидимка, вряд ли удастся.

eГутенберг

Еще один второстепенный, но обязательный элемент любого футурологического прогноза – быстрый доступ к информации, который у разных авторов воплощается в «информационных кристаллах», «электронных газетах» и даже в «информационном поле», окружающем всю Землю.

На самом деле, за этими хитрыми понятиями лежат вполне понятные вещи: у будущего человека должен быть свободный и быстрый доступ к информационной базе человечества.

Как ты понимаешь, частично это произошло еще десятилетие назад, когда окреп интернет. Сегодня проблем с наличием информации не возникает – ее порой даже слишком много. Зато способов ее получения раз, два - и обчелся: радио, TV, компьютер, газеты и мобильный. Ну и сплетни, разумеется.

В этом смысле электронная газета – почти идеальный вариант для взаимодействия с новостями.

Представь себе гаджет, размером и формой напоминающий обычную авторучку, но разворачивающийся в лист типа свитка, на котором и будет отображаться вся нужная инфа. При этом сам свиток сенсорный, что дает массу преимуществ при работе с ним. Что-то подобное мы уже видели в iPhone – сенсорное управление, большой экран. Но это все же телефон, а не газета.

Сегодня электронными книгами и газетами мало кого удивишь – они есть и пользуются спросом. Но все они достаточно большого размера и не напоминают ту самую электронную газету, которую ты мог видеть в фильме «Особое мнение». Электронная книжка больше походит на КПК, чем собственно на книжку. Отсюда и позаимствованные от КПК проблемы: малое время работы, небольшой дисплей и т.д.

Девайс, похожий на обычную газету, только сенсорный и полностью представляющий собой дисплей, отображающий не только текст, но и видео со звуком, больше подходит для быстрого доступа к информации. Пользователю нужно будет купить одну такую газетенку, и потом он сможет пользоваться инфой, как ему заблагорассудится. В недалеком будущем крупные газеты могут сами перейти в виртуальность, используя систему платной подписки, например, или же существуя за счет рекламы. Ты просто будешь загружать любой выпуск или видеоролик через беспроводное подключение на свой гаджет и наслаждаться обновленной версией старого доброго печатного дела. Сегодня так функционирует масса изданий в интернете.

Как ты понимаешь, дело за малым - осталось только ввести электронную бумагу в повседневный обиход. Прототипы таких устройств уже есть, и с каждым годом они совершенствуются.

Крупные компании (Samsung, Sony, Panasonic, Fujitsu) делают ставки на разновидность электронной бумаги, в которой изображение формируется электронными чернилами безо всякой сторонней подсветки, из-за чего оно больше походит на напечатанный текст.

С 2003 года на рынке работает компания E Ink, производящая подобные дисплеи для часов (в основном фирмы Citizen) и медицинских устройств. Основная фишка их технологии заключается в том, что изображение остается даже тогда, когда на дисплей не подается питание. То есть один раз отобразил страницу – и читай на здоровье, не беспокоясь о состоянии батарей.

Достичь этого удалось с помощью специальных наночастиц пигмента. Сам же дисплей E Ink состоит из слоя микрокапсул, содержащих белый и черный пигменты. Он расположен на электронной плате, генерирующей «развертку» из электрических полей.

В зависимости от их потенциала капсулы становятся то полностью черными, то полностью белыми. Также возможен промежуточный вариант - микрокапсула разделяется пигментами пополам для того, чтобы сформировать субпиксель. Это повышает разрешение картинки при использовании того же числа пикселей-микрокапсул.

В июне 2005 года компания представила на суд общественности прототип уже цветной КПК-книги с диагональю дисплея 6 дюймов на основе фирменной технологии E Ink. Прототип формировал картинку с разрешением 400х300 пикселей (83 dpi) при глубине цвета 12 бит.

Оказалось, что благодаря переключаемым нанокапсулам энергопотребление электронной газеты в 100 (!) раз меньше, чем у такой же LCD-читалки.

Однако цветной вариант электронной газеты пока нельзя сгибать, но компания Fujitsu уже обошла это препятствие и представила гибкий прототип электронной газеты.

Хотя на рынке пока еще нет большого выбора подобных девайсов, бумажные издания уже задумываются о полном переходе на такие носители. Так, бельгийская финансовая газета De Tijd уже выпускается в виртуальном пространстве, а знаменитая New York Times сегодня тестирует самую оптимальную платформу для своего распространения. Пока цены на электронные газеты кусаются – сегодня подобный девайс стоит около $400.

Но через год-два ePaper будет распространяться по цене ниже $100. А в недалеком будущем этот гаджет может и вовсе заменить большую часть бумажных изданий. Действительно, зачем почем зря вырубать леса?

Сила мысли

Один из самых излюбленных приемов фантастов – описание мысленного управления всякими приборами. То есть ты надеваешь себе на голову некий «электрочайник», и он переводит твои мысли на вполне понятный гаджетам язык электроники. Зачем это нужно, думаю, можно не объяснять – кто откажется от удовольствия мысленно попереключать каналы на ящике, отказаться от привычной мыши, мысленно водя курсором по монитору, или же поуправлять домашней электроникой и освещением силой мысли.

Нельзя сказать, что способ, который придумали для всего этого, – прорыв в науке и технике. О том, что мозг излучает слабые электромагнитные волны, было известно еще в 30-е годы прошлого века. На голову надевали громоздкие энцефалографы, брили виски, и после нехитрых манипуляций доктор видел, какие процессы проходят в мозгах того или иного пациента.

При этом уже в то время понимали, что картины электромагнитных полей в целом отображают ход мыслей человека. Но тогда не хватало вычислительных мощностей, чтобы в реальном времени зафиксировать электромагнетику мозга и отделить зерна от плевел, определив, думаешь ли ты о том, чтобы поднять левую руку, или же мысленно представляешь себе что-то съедобное.

Тем более что до сих пор никто не мог точно определить, какие картины полей соответствуют каким состояниям ума.

В середине 80-х - начале 90-х годов прошлого века крупные компании начали выделять деньги на разработку гаджетов, которые могут читать мысли. И уже сегодня стали ощутимы результаты.

Если ранее нужно было вживлять электроды в мозг обезьяны, для того чтобы она могла мысленно отдать приказ роботу выдать ей банан, то сегодня все проще – достаточно шлема с 32 электродами или тонкого обруча.

Но лучше всего использовать для этих целей ряд инфракрасных датчиков, которые наиточнейшим образом измеряют температуру отдельных участков головного мозга. Подобную идею предложила компания Hitachi, создающая свой вариант «мозгового интерфейса». Температура отдельных участков будет свидетельствовать об активности тех или иных отделов головного мозга. Система простая и эффективная. Пока с помощью прототипа Hitachi можно отдавать только одну мысленную команду: включать или выключать питание игрушечной модели паровозика на детской железной дороге.

Через 5 лет, по словам менеджеров компании, эта технология доберется и до конечного потребителя, и мы с тобой тоже сможем мысленно пощелкать каналы ящика ;).

Или лучше заставить трудиться вместо себя робота? К примеру, сказать ему (мысленно, естественно): «Принеси-ка, друг, бутылочку пива!» - и тот сбегает на кухню, достанет ее из холодильника и принесет. И это тоже уже не фантастика.

Если мысленно можно что-то включать или выключать, то почему тогда нельзя реализовать выполнение последовательности мысленных команд? Еще как можно! И это впервые удалось сделать ученым из Вашингтонского университета. Их разработка способна заставить робота выполнять сразу несколько мысленных команд!

Создал это чудо техники профессор информатики Ражеш Рао вместе со своими студентами. Правда, чтобы управлять роботом, нужно надеть на голову «ведро» мини-энцефалографа с 32 электродами. Далее человек-оператор наблюдает за роботом с помощью двух камер и монитора компьютера. Набор команд пока ограничен: ходьба в определенном направлении, захват одного из двух объектов и перенос их на одну из двух позиций. Эти объекты оператор с энцефалографом на голове видит на экране монитора.

Разработка имеет человекоподобную форму, так, по словам Ражеша, ученым хотелось показать, что можно мысленно управлять гуманоидным роботом. В перспективе Ражеш хочет научить роботов выполнять более сложные мысленные команды своих хозяев.

Как видишь, ничего фантастического в чтении мыслей нет, тем более что в перспективе технологии «мыслеулавливания» будут совершенствоваться. Хоть пока мы и не можем мысленно выполнять такие сложные операции, как надиктовывание текста силой одной только мысли, вместо набора его на клавиатуре, но первые шаги в этом направлении уже сделаны.

Почти как люди

Еще одна популярная среди фантастов тема – человекоподобные роботы-андроиды. Эта тема хорошо освещена, к примеру, в фильме Спилберга «Искусственный интеллект». О внутреннем наполнении (непосредственно ИИ) подобного чуда техники мы на этот раз говорить не будем, а посмотрим, можно ли сегодня сделать робота, внешне не отличимого от человека?

Надо сказать, что проблема приближения внешнего вида роботов-андроидов к человеческому облику сводится к появлению новых органических материалов и адаптивного ПО, управляющего лицевыми и другими мышцами. В наш век силикона и скелетной анимации стало возможным сделать нечто похожее на человека, причем до такой степени похожее, что сперва диву даешься.

Ты знаешь, что человеческая кожа – вещь непростая, и сделать ее искусственный аналог очень трудно. Но не невозможно. Ученые уже предложили специальную робокожу для андроидов, которая состоит из 1-см силиконового «дермиса», покрытого тончайшим 0,2-мм слоем «эпидермиса» из прочного уретана.

На ее поверхности специально расположено множество сверхминиатюрных выемок, вытравленных в уретановом эпидермисе с соблюдением сотовой шестиугольной геометрии. Они предают искусственной коже реалистичную текстуру. Кроме этого, под кожей находится электронагревательная нить, поднимающая ее температуру до нормальной температуры человеческого - 36,6 градусов по Цельсию.

Так уж исторически сложилось, что лидерами в области андроидостроения являются японцы. Ежегодно правительство Японии выделяет достаточно большие средства на разработку различных «интеллектуальных» роботов, в том числе и андроидов. Кроме того, в Японии существует неправительственный консорциум, состоящий из семи компаний, плюс Токийский университет, который занимается развитием робототехники в стране. По их прогнозам, в 2008 году роботы будут убираться в квартире, а к 2016 году они смогут обеспечить полный комплекс ухода за пожилыми пациентами в больницах.

Можно предположить, что, если родственники бросили тебя на попечение техники, приятнее будет лицезреть что-то человекообразное, поэтому андроиды играют не последнюю роль в приоритетах ученых.

В результате за время работы Токийского университета и консорциума появилась масса частных компаний, производящих различных электронных кукол, чертовски похожих на людей.

Одна из таких кибердевушек - актроид (актриса-андроид) Actroid DER2 (Dramatic Entertainment Robot) ростом 165 см. Детище компании Kokoro поражает своей мимикой, движениями тела и рук. Все мышцы рободевушки выполнены из пневматики, поэтому гудений сервоприводов нет.

Силиконовая пигментированная кожа и глазные протезы, которые трудно отличить от настоящего «зеркала души», довершают картину – перед нами одна из наиболее совершенных копий человека. Однако копия эта абсолютно безмозглая. Ей далеко до ребят из «ИИ» Спилберга. Но опять-таки пока далеко – лет через 10 уже можно будет проводить параллели.

А сегодня робот просто программируется на любой вид несложной хореографии. Синхронизация движений губ и голоса происходит автоматически. Можно даже арендовать актроида на вечеринку. Правда, в отличие от натуральных аналогов, это будет стоить недешево - $3500 за 5 дней плюс затраты на программирование и обслуживание.

Как видишь, сегодня сконструировать приличного андроида, похожего на человека, довольно трудно и дорого, но вполне возможно.

Еще одно тому доказательство - разработка южнокорейского Института индустриальных технологий KITECH – Еваробот (EveR-1). Рост Евы 160 см, вес 50 кг. Она превосходно имитирует движения верхней части тела и владеет мимикой своего силиконового лица, передающей с помощью 15 встроенных электромоторов радость, злость, грусть и удовлетворение.

Кроме этого, андроид следит глазами за лицом собеседника, распознает около 400 слов и вполне сносно поддерживает простую устную беседу, при этом обучаясь.

1:1 в нашу пользу

В нашем XXI веке фантасты получили прямо-таки удар со стороны технологий и окунулись в фэнтези и космические оперы – два направления, которые пока трудно вытащить в наш с тобой мир.

Космос – гораздо более агрессивная среда, чем мы думали раньше, да и астрономические расстояния трудно преодолеть современными машинами, поэтому в ближайшем будущем (лет 10-20) в этой области мало что изменится.

Ну а развитие науки, информационных и нейротехнологий в это и следующее десятилетие даст гораздо больше удивительных вещей, чем могут придумать сегодня самые продвинутые футурологи. И это нам с тобой еще предстоит увидеть.

Недавно израильская компания IDesia разработала новую технологию определения биометрических показателей, основанную на считывании динамических электрофизиологических характеристик, которые вырабатывают наш мозг, сердце и легкие. Чтобы система идентифицировала индивидуума, человек должен загрузить свою BDS-картину (biodynamic signature) в течение примерно восьми секунд посредством специального оборудования (длительность зависит от уровня требуемой точности). После этого никакие другие устройства считывания не требуются.

Малый размер, доступность производства, долговечность датчиков и минимум энергии, потребляемой системой, создают все предпосылки для ее использования в бытовой электронике, периферийных устройствах, персональных компьютерах, мобильных телефонах, КПК, смарт-картах и даже удостоверениях личности.

Компания рассчитывает продавать чипы BDS производителям биометрической продукции.

Профессор Осакского университета Хироши Ишигуро – создатель собственного киберблизнеца. Его двойник по имени Geminoid (Gemin по-латыни как раз «двойник», «близнец», а oid – известный суффикс, указывающий на подобие) выполнен как точная копия профессора. Тело с 46 степенями свободы было скопировано с Ишигуро и сделано компанией Kokoro – той самой, что производит актроидов. А форма черепа передана посредством объемного сканирования его головы. Более того, андроид Geminoid также унаследовал и некоторые манеры своего родителя-двойника. Материал кожи – мягкая силиконовая ткань. Пока что Geminoid подключается сетью кабелей питания и не в состоянии самостоятельно встать с кресла. На разработку тела ушло всего полгода, а на программное обеспечение - 3 месяца.

Одной из причин разработки Geminoid, по словам профессора Ишигуро, стала реализация идеи «дистанционного телеприсутствия», позволяющей отправлять на работу своего двойника, а самому пить пиво (профессор, наверное, предпочтет саке).