کـمـال

منبع: پی‌سی مگزین   

بازوي مصنوعي روباتيک
دانشگاه جان هاپکينز و مؤسسه DEKA

يکي از عواملي که سال‌هاي مديدي است جامعه بشري با آن دست به گريبان بوده و هست، نقص عضو است. در حال حاضر، حداقل دو نهاد عمده را می‌توان نام برد که در این زمینه به پیشرفت‌های قابل توجهی دست پیدا کرده‌اند، يکي مؤسسه تحقیقاتی DEKA تحت سرپرستی دین کَمن مخترع (مشهور به سازنده وسیله نقلیه الکتریکی Segway Personal Transporter) و ديگري آزمایشگاه فیزیک کاربردی (APL) دانشگاه جان هاپکینز که با سرپرستی بیش از سی سازمان مختلف در قالب یک مؤسسه مجازی، در این حوزه مشغول فعاليت هستند.

در طول این دوره دوساله، دو نهاد مذکور رقابت‌هاي خیلی دوستانه‌ای را تجربه کردند. نمونه‌های جدید اندام مصنوعی – که در حال حاضر در آزمایشگاه‌های پزشکی هستند– شگفتی‌های مهندسی محسوب می‌شوند و نسبت به اعضای مصنوعی فعلی (که فقط قابلیت انجام سه نوع حرکت را دارند) حرکت‌هاي بسیار بیشتری را ممکن می‌سازند.

هدف اصلی، ساخت عضوی مصنوعی با اندازه، وزن و چالاکی عضو اصلی است. این یعنی قابلیت انجام حرکت‌هاي مختلف به‌صورت پیوسته و همزمان. بنابراین بیمار مورد نظر دیگر مجبور نیست به‌عنوان مثال، ميان خم کردن آرنج و حرکت دادن انگشت‌ها یکی را انتخاب کند؛ بلکه قادر است هر دو را به‌صورت همزمان انجام دهد.

و جالب‌تر آن‌که، با ورود هر دو مؤسسه به مرحله بعدی تحقیقات خود در سال 2009، اعضاي مصنوعی مي‌توانند از طریق تحریک عصب‌های ماهیچه مورد‌نظر، با پایانه‌های عصبی فرد معلول تقابل داشته‌باشند. این روش در دانشگاه نورث‌وسترن و بنیاد توان‌بخشی شیکاگو، به‌منظور تحریک عضلات استفاده‌نشده به کمک سیگنال‌های عصبی و کنترل مستقیم دست و انگشتان مصنوعی توسعه پیدا کرده‌است.

استوارت هارشبرگر، سرپرست گروه APL می‌گوید: «اگر کسی بازویش را در قسمتی نزدیک‌تر به مفصل اصلی از دست داده‌باشد، گزینه‌های بیشتری برای کنترل یک دست مصنوعی در اختیار او قرار می‌گیرد.» او در ادامه توضیح می‌دهد:  «اگر عضله‌ای موجود نباشد، باید سراغ خود دستگاه عصبی رفت.»

در APL از سنسورهای مایوالکتریک قابل‌تزریق (IMES) داخل ماهیچه استفاده می‌شود تا بتوان به اين روش از فعالیت‌های الکتریکی درون ساختار ماهیچه برای کنترل بی‌سیم بازوی مصنوعی استفاده كرد. IMES به‌زودی برای کسب مجوز به FDA (سازمان مدیریت سلامت دارویی و غذایی) فرستاده‌مي‌شود. چنان‌که هارشبرگر می‌گوید: «من گمان می‌کنم که بعد از طی این فرآيند تولید دوساله، شاهد یک سیستم عضوی بسیار سودمند باشیم.»

شکل 1	بازوي روباتيک
نوآوري عمده: کنترل مستقيم اندام مصنوعي به واسطه دستگاه عصبي و در مرحله بعدي کنترل مغز. اهميت عمده: فراهم آوردن اندام مصنوعي براي همه معلولان. زمان عرضه احتمالي: نمونه‌هاي آزمايشگاهي در سال 2009 و توليد نهايي در سال 2010.

در نهایت، قرار است این پیشرفت‌ها امکان تقابل با خود مغز را به‌دنبال داشته‌باشند؛ هدفی که DEKA و APL به‌دنبال آن هستند. دستیابی به این هدف، تنها گزینه موجود برای معلولانی است که نقص نخاعي دارند.

ریک نیدام، مدیر پروژه DEKA، کنترل کامل و بی‌واسطه مغز را جام مقدس محققان می‌نامد. نمونه اولیه DEKA نیز همچون نمونه APL، به‌وسيله مجموعه‌ای از تشکل‌های مختلف ساخته شده‌است و براي به‌کارگیری روش‌های چندگانه کنترل اندام طراحی شده‌است.

عمده‌ترین هدف DEKA راحتی معلولان است. محققان دریافته‌اند که تعدادی از معلولان از اندام مصنوعی خود استفاده نمی‌کنند، زيرا پوشیدن آن‌ها برایشان دردآور است. اتصال بیش از حد محکم این اعضا، باعث اعمال فشاری مداوم می‌شود.

محل اتصال بازوی DEKA قابلیت تنظیم خودکار دارد، یعنی هنگامي که فرد استفاده‌کننده جسم سنگینی را بلند می‌کند و به انرژی و پشتیبانی اضافه‌ای نیاز است تا اتصال محکم‌تری برقرار ‌شود، اتصال محکم‌تر مي‌شود.

اما در حالت عادی این اتصال سست‌تر می‌شود. نیدام امیدوار است که همه معلولان از نتیجه این پروژه بهره ببرند.

چنان‌که هارشبرگر می‌گوید، هدف APL این است که اعضای مصنوعی در چرخه تولیدی مشابه دوربین ديجیتال یا تلفن همراه جا بیفتند.

او می‌گوید: «هر دو سال، نسل جدیدي از دوربین‌ها با قابلیت‌ها و امکانات جدید و میزان مگاپیکسل بالاتر عرضه می‌شود، اما قیمت متوسط در همان سطح باقی می‌ماند.» هدف او این است که این اعضای جدید بدون افزایش قیمت نسبت به نسل قبلی تولید و عرضه شوند.

البته این بها نیز، در حال حاضر اصلاً ناچیز نیست و هر کدام از این اعضاي مصنوعی 75 تا 100هزار دلار قيمت دارند. اما دست‌کم، سطح بالاتری از کارایی که توسط فناوری‌های جدید حاصل می‌شود، این سرمایه‌گذاری را سودمندتر و رضایت‌بخش‌تر مي‌کند.

بيني الکترونيکي
برکلي

به‌زودی روزی خواهدرسید که یخچال یا حتی بطری نوشيدني هنگام فاسد شدن محتويات درونشان شما را مطلع مي‌کنند. البته، این روش هنگامي که با مواد غذایی یا دارویی سر و کار داشته باشید، ارجحیت بسیار بیشتری نسبت به عبارت «بهترین تاریخ مصرف تا...» پیدا می‌کند. این بسته‌های هوشمند از همان روش شما استفاده می‌کنند؛ یعنی بو کشیدن محتویات درون بسته.

شاید باور کردني نباشد، اما فناوری بینی الکترونیک یا E-Nose چندین سال است که مطرح  و روی آن کار شده و حتی ایده اولیه آن به چند دهه قبل باز می‌گردد. بيني‌هاي الکترونيک امروزی، قادر به تشخیص گازهای پرخطری هستند که ما نمی‌توانیم احساسشان کنیم. آن‌ها در بیمارستان‌ها، نهادهاي نظامي و... استفاده می‌شوند.

بنابراین، سؤال اصلی این است که نسل بعدی بوکننده‌های دیجیتالی چه زمانی برای تولید آماده می‌شوند؟ نخست این‌که، آن‌ها قرار است از پلیمرهای ارگانیک چاپ‌شده ساخته شوند که توسط پرینترهای جوهرافشان مخصوص چاپ شده‌اند. دوم این‌که، این پلیمرها باعث خواهندشد که پيش‌بيني‌هاي الکترونيک نسبت به انواع امروزی که به اندازه چندصد یا حتی چندهزار دلار هزینه‌بر هستند، کاهش قیمت قابل‌توجهی پیدا کنند.

ویوِک سابرامانیان، استادیار دپارتمان مهندسی برق و علوم کامپیوتر دانشگاه کالیفرنیا، می‌گوید: «گروهی از داوطلبان رشته‌هاي مختلف مقطع دکترا از حوزه‌های مختلف شیمی گرفته تا مهندسی برق و علوم شناخت مواد اولیه جمع شده  و خودشان پرینترهای پلیمری را می‌سازند و مرتب با آن‌ها پرینت می‌گیرند.»

فقط انتظار نداشته‌باشید که به این زودی‌ها بتوانید بيني الکترونيکي بخرید که قادر باشد تمام ده هزار رایحه‌ای که بینی انسان می‌تواند احساس کند، تشخیص دهد.

ترفند اصلی این است که به آن یاد دهند چه موارد خاصی را تشخیص دهد. چنان‌که سابرامانیان می‌گوید: «من می‌دانم که چه بویی را باید حس کنم؛ بوی مواد فاسدشده را. بنابراین می‌توانم یک بيني الکترونيک ویژه برای تشخیص فاسد‌شدن مواد داشته‌باشم.»

اصل قضیه، شناسایی مواد فاسد است. اما او یادآوری می‌کند که تا شناسایی مواد خاص، مانند انواع مواد مخدر يا حس بوي بمب فاصله زیادی داریم که براي بوييدن بمب بايد ميان میلیون‌ها مورد شناسايي کنيم که اين کار واقعاً مشکل است. بنابراین، بهتر است فعلاً به تعلیم سگ‌ها ادامه داد.

سابرامانیان معتقد است هر روز حجم زیادی از غذا دور ریخته می‌شود؛ در حالي که تا فاسد شدن فاصله زيادي دارند. اين دور ريزي غذا به اين دليل است که تاریخ انقضا، به ناچار تا حد زیادی محافظه‌کارانه تعیین و روی کالا درج شده است. این موادی که بیهوده اسراف مي‌شوند، با وجود بيني الکترونيکي می‌توانند به مصرف درستی برسند.
 
تصور او از مدل تجاری بيني الکترونيکي قطعه‌ای پلاستیکي ساخته‌شده از پلیمر ارزان‌قیمت است که مدارهای مربوط روی آن چاپ شده‌اند. این قطعه به یک پردازنده سیگنالی کوچک متصل خواهدبود که احتمالاً با یک باتری قابل‌چاپ، خارج از بسته غذا کار می‌کند.

نيم‌نگاهي به آينده لپ‌تاپي با پردازنده 256 هسته‌اي در سال 2020 متخصصان فني فقط به فناوري به‌کار رفته در لپ‌تاپ خود توجه خواهند کرد و بيشتر کاربران حتي درباره آن فکر هم نخواهند کرد، زيرا تا آن زمان لپ‌تاپ‌ها از قدرت پردازشي بسيار بالايي برخوردار خواهند بود و اينترنت ظرفيتي بسيار عظيم‌تر خواهد داشت. در آن زمان سبک و سياق براي کاربران اهميت بيشتري پيدا مي‌کند. در اينجا از زاويه ديد هاورد لاکر مبتکر ارشد و سرپرست فناوري راهبردي Lenovo به اين موضوع نگاهي خواهيم انداخت: ● قابليت خميدگي يا لوله‌شدن و جا گرفتن راحت و آسان در جيب کاربر ● صفحات قابل استفاده در محيط‌هاي خارچي ● ارتباط هميشه روشن و بي‌سيم 6G با سرعت 550 مگابايت ● باتري‌هاي نازک و سبک، کافي براي پنج تا هفت روز کار مداوم ● پردازنده 256 هسته‌اي يک مرکز داده‌هاي همراه را براي شما فراهم خواهد کرد. ● صفحه لمسي، شناسايي صدا و صفحه‌کليد مجازي لمسي ● صفحه‌نمايش سبک و نازک OLED با وضوح 300 پيکسل در هر اينچ، به راحتي به هر اندازه‌اي که بخواهيد قابل تنظيم خواهد بود. ● بسيار سبک، مقاوم و بادوام، حتي بهتر از تيتانيوم. وزن کل سيستم کمتر از 200 گرم خواهد بود.

سیگنال خروجی، نشان‌دهنده فاسد یا سالم بودن غذای داخل بسته است که می‌تواند از طریق فرکانس رادیویی فرستاده‌شود. طبیعتاً بيني‌هاي الکترونيکي که در انبارها استفاده می‌شوند، باید برچسب‌های RFID را داشته باشند. تغییر رنگ در پلیمر نشان‌دهنده وضعیت محتویات بسته خواهدبود.

محققان  ديگر روی استفاده از ذرات نانو جهت چاپ پلیمرهای دقيق‌تر کار می‌کنند. سابرامانیان فکر می‌کند که روزی، بهترین بيني‌هاي الکترونيکي از سنسورهای مستقلی بهره خواهندبرد که با ترکیب چندین روش مختلف ساخته خواهندشد و با ترکیب و تطابق انواع مختلفی از الگوهای رایحه‌شناسی، به بوهای مختلف واکنش نشان خواهندداد.

چنان‌که سابرامانیان می‌گوید: «بيني‌هاي الکترونيکي صحنه رقابت شگفت‌انگیزی در زمینه چاپ خواهدبود. شما هر روز در خانه روی مواد مختلف پرینت می‌گیرید تا رنگ‌های موجود در عکس‌ها را به‌دست آورید و ما فقط سنسورها را جایگزین رنگ‌ها خواهیم‌کرد.»

صفحه‌نمايش لمسي «شفاف‌نما»
واحد تحقيقات مايکروسافت

محققان مایکروسافت، بخش قابل توجهی از فضای موجود روی تجهيزات دستی را هدررفته می‌دانند. کدام بخش؟ اگر یکی از آن‌ها را بچرخانید متوجه خواهیدشد. تلفن همراه یا کنسول دستی را تصور کنید فشار انگشت شما روی سطح پشتی خود را به‌عنوان ورودی دریافت کند. حتی با وجود این‌که انگشتانتان در پشت دستگاه مخفی هستند باز هم می‌دانید که چه می‌کنید، زيرا هاله‌ای از انگشتانتان را می‌بینید.

پاتریک بادیش، هنگامي که در حال کار با صفحه‌نمایش لمسی‌اش بود و انگشتش مانع دیدن بخشی از خود صفحه می‌شد، ایده LucidTouch به ذهنش رسید. خوشبختانه  او سمتي داشت بود که بتواند ایده‌اش را به ثمر برساند. او یکی از چهار محققی است که در واحد تحقیقات مایکروسافت (MSR)، در گروه تحقیقاتی سيستم‌هاي تطبيق‌پذير و روش‌هاي تعاملي فعاليت مي‌کند.

تمرکز او در چند سال اخیر، روی روش‌های تعامل در تجهیزات همراه بوده‌است؛ به‌خصوص غلبه بر مشکل محدودیت‌های صفحه‌نمایش‌های کوچک. دستگاه‌های کوچک و کوچک‌تر خواسته همیشگی ما بوده‌است، اما کوچک‌تر شدن تاچ‌اسکرین از بهره‌وری دستگاه می‌کاهد. بادیش تا سال 2006 در آزمایشگاه‌های تحقیقاتی میتسوبیشی الکتریک (MERL) روی لوسیدتاچ(Lucid Touch) کار می‌کرد.

بادیش فکر می‌کند، استفاده از پشت صفحه‌نمایش لمسی به‌عنوان سطح حساس به‌لمس، تنها راه ایجاد تسلط کافی روی آن است. البته، به‌شرطی که کاربر بتواند با دیدن انگشت خود، کنترلش را روی دستگاه حفظ کند. بادیش لوسیدتاچی را که در نظر دارد، «شفاف‌نما» یا «شفاف کاذب» می‌نامد.

شکل 2	صفحه‌نمايش لمسي شفاف‌نما
نوآوري عمده: استفاده از فضاي بدون استفاده پشت تجهيزات دستي، به‌عنوان سطح ورودي. اهميت عمده: کنترل لمسي چندانگشتي مي‌تواند طريقه تعامل با تلفن همراه، کنسول‌هاي دستي و ديگر تجهيزات قابل‌حمل را دگرگون سازد. زمان عرضه احتمالي: سال 2009

باديش مي‌گويد: «با وجود امکان تعامل با سطح پشتی، در حقيقت ما انگشت‌ها را از جلوی دید کاربر محو مي‌کنيم. همزمان که سطح پشتی را لمس می‌کنید، محتویات خود را به‌صورت کامل روی صفحه‌نمایش می‌بینید.

دقیقاً انگار که سطح رویی را لمس می‌کنید.» لمس پشت دستگاه، باعث می‌شود که اندازه انگشتان کاربر نقشی در تقابل او با دستگاه نداشته‌باشند. حتی بزرگ‌ترین انگشتان نیز می‌توانند بدون ایجاد اختلال در دید کاربر، با دستگاه کار کنند.

بادیش در ادامه توضیح می‌دهد: «کاربران خيلــي سريــع متوجــه ماجــرا خواهندشــد.» شفاف‌نمایی آنقدر واضح است که نیازی نيست آن را به کاربران مبتدي آموزش و توضیح بدهيم. یک نقطه رنگی روی صفحه نشان‌دهنده محل دقیق تقابل هر انگشت خواهدبود.

مثل آن است که هشت نشانگر ماوس را به‌صورت همزمان تحت کنترل خود داشته‌باشید. نقطه مذکور می‌تواند به کوچکی یک پیکسل باشد و همچنین می‌تواند به‌محض برقراری تماس کاربر با سطح پشتی تغییررنگ پیدا کند.

اما لوسیدتاچ چگونه می‌تواند این شفاف‌نمایی را به صفحه‌نمایش تجهیزات دستی ببخشد؟ نمونه اولیه از یک قطعه الصاقی حجیم دوربین‌مانند استفاده می‌کند که رد انگشت کاربر را می‌گیرد و مکان آن را به صفحه منتقل می‌کند.

اما در نهایت، یک سری سنسور نوری یا خازنی می‌توانند انجام این ترفند را به‌عهده بگیرند. اصل قضیه این است که فقط مقدار داده‌ای که برای شناسایی مکان دقیق انگشت‌ها لازم است، از سنسورها دریافت شود.

در حال حاضر، این‌که کاربر چه کارهایی با انگشتش انجام می‌دهد، در مرحله تحقیق است. گروه تحقیقاتی همچنین یک صفحه‌کلید استاندارد را روی صفحه‌نمایش آزمایش کرده‌اند. اما مهم راحتی کاربر است و این‌که چه حالتی بهترین حالت برای کاربر است.

بادیش، کاربرد لوسیدتاچ را فقط محدود به وسیله‌ای برای تعامل با تجهیزات همراه نمی‌داند. تصور کنید که بتوانيد از کنترل‌های پشتی کنسول PSP خود برای یک بازی RTS (استراتژی بی‌درنگ) استفاده کنید و کنترل‌های چندانگشتی با اعمال یک‌سری فیلترهای خاص می‌تواند برای کاربرانی با محدودیت جسمی، به‌خصوص مبتلایان به پارکینسون مفید باشند. لوسیدتاچ حتی می‌تواند پایه‌ای برای یک واسطه صفحه‌کلید/ماوس جهت استفاده در هر دستگاهی، از کوچک‌ترین تلفن همراه گرفته تا قدرتمندترین کامپیوتر باشد.

دست‌گرفتني‌ها
آزمايشگاه رسانه MIT

وسیله‌ای را تصور کنید که وقتی آن را به‌گوش خود بچسبانید یک تلفن همراه باشد؛ هنگامي که به چشمانتان بچسبانید یک دوربین و هنگامي که در دو دست خود بگیرید یک کنسول بازی دستی باشد. یک دستگاه واحد که عملکردش براساس طرز قرار گرفتن در دستان کاربر تغییر کند.

این ایده‌ای است که پشت وسيله‌اي موسوم به «قالب صابون» يا Bar of Soapخوابیده‌است؛ نمونه‌ای اولیه از وسیله دستی که توسط براندون تِیلور تحت راهنمایی وی مایکل باو جونیور، رئیس آزمایشگاه الکترونیک امور مشتریِ MIT ساخته شده‌است. تِیلور از بخش رسانه‌های آزمایشگاه مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) فارغ‌‌التحصیل خواهدشد.
 
قالب صابون، نمونه‌ای از چیزی است که مايکل باو آن رادست‌گرفتنی (Graspable) می‌نامد. او توضیح می‌دهد. «اشیائی که می‌توانند در دست گرفته شوند مثل یک فرمان، چوب بیسبال یا هر چیز دیگر  و از این‌که شما چگونه آن‌ها را در دست گرفته‌اید، آگاهند.» او زمانی را پیش‌بینی می‌کند که اشیايی اطراف ما را فرا بگیرند که نسبت به چگونگی استفاده خودشان آگاهی دارند.

به عنوان مثال، شیئي را تصور کنید که در دست گرفته‌اید. آن شيء با تشخیص یک موقعیت وخیم پزشکی، عکس‌العمل درستي برای جبران آن موقعیت از خود نشان می‌دهد یا هنگامي که شما لیوان خود را برمی‌دارید، آواتار شما در Second Life نیز لیوانی برمي‌دارد.

نيم‌نگاهي به آينده تجهيزات همراه تغييرشکل‌دهنده تلفن همراه آينده شما، يک همراه واقعي خواهد بود، نه فقط به‌عنوان ارتباط دهنده، بلکه به‌عنوان سنسور محيطي شما عمل خواهد کرد. از انرژي خورشيدي استفاده و به صورت خودکار خود را تميز خواهد کرد (به لطف فناوري نانوي يکپارچه در دستگاه). اما اين فقط چشمه‌اي از آن است که در آينده در دست خواهيد گرفت. براي آن‌که بيشتر با ايده‌هاي مهندسان نوکيا و مرکز علوم نانو دانشگاه کمبريج آشنا شويد، ويدئوي موجود در http://go.pcmag.com/nokiavideo را مشاهده کنيد. ● شبکه‌هاي بافته‌شده‌اي که بر پايه فناوري نانو ساخته شده‌اند، انعطاف‌پذير، کش‌آمدني، نيمه‌شفاف و مقاوم هستند. ● انعطاف‌پذيري آن را فرم‌پذير مي‌کند. ● مي‌تواند دور مچ دست کشيده شود. ● قابل لوله‌شدن در جيب و برگشت به حالت عادي به‌عنوان صفحه‌کليد، صفحه‌نمايش يا صفحه لمسي است. ● سطح داراي ساختار نانو، به صورت خودکار تميز مي‌شود. ● آب، گرد و خاک، کثيفي و اثر انگشت را برطرف مي‌کند. ● باتري نازک و کوچکي با قابليت شارژ سريع دارد. ● جذب‌کننده توکار انرژي خورشيدي دستگاه را شارژ مي‌کند. ● سنسورهاي يکپارچه موجود، کاربر را از وجود هرگونه آلودگي و مواد شيميايي آگاه مي‌کند. ● قطعات الکترونيک نيمه‌شفاف، ابعاد تازه‌اي از زيبايي را پيش روي کاربر قرار خواهند داد. ● ساخته شده از جنسيت‌هاي تجزيه‌ناپذير.

تیلور،Bar of Soap اولیه را یک «دستگاه چندمنظوره حساس‌به‌موقعیت» می‌نامد. درون نمونه اولیه آزمایشی، یک سرعت‌سنج چگونگی حرکت دستگاه را می‌سنجد. روی سطح خارجی دستگاه نیز یک صفحه لمسی وجود دارد که به‌وسيله 72 سنسور خازنی پوشانده شده‌است و دستانی را که لمسش می‌کنند، تشخیص می‌دهد.

تیلور توضیح می‌دهد: «ما به کاربران یاد دادیم که به شکل‌های مختلف آن‌را در دست بگیرند و موقعیت آن‌را در حالت‌های مختلف استفاده مشاهده کردیم.»

طبیعتاً همه افراد یک وسیله را به یک شکل در دست نمی‌گیرند، حتی یک تلفن همراه را. قالب صابون چگونگی استفاده خود را ثبت می‌کند تا مشخص کند یک «جمعیت» چگونه یک وسیله را در حالت تلفن همراه یا دوربین دیجیتال یا کنسول بازی در دست می‌گیرد. این وسیله مي‌تواند، تشخیص دهد که به‌عنوان تلفن همراه استفاده می‌شود یا به‌عنوان یک کنترل از راه دور (عملکرد دیگری که در کنار PDA و بازی در Bar of Soap پیش‌بینی شده‌است).





مايکل باو فکر می‌کند، در حقيقت این برای یک وسیله ارزان‌قیمت، الگوشناسی پیچیده‌ای است.
واضح است که شما دوست دارید چنین وسیله‌ای، با روش خاصی که شما آن‌را در دست می‌گیرید سازگار باشد. برای وجود چنین امکانی، باید مجموعه‌ای غنی از داده‌های مربوط به انواع روش استفاده را در دستگاه گنجاند. تیلور توضیح می‌دهد: «ما می‌خواهیم ببینیم مردم چگونه وسیله‌های مختلف را در دست می‌گیرند و هر وسیله چگونه ميان افراد متفاوت می‌چرخد.

بیشتر مردم دوست ندارند که کار اضافه‌ای برای تغییر کارایی انجام دهند. با استفاده از این وسیله، شما مجبور نیستید به منوی دوربین بروید، خود دستگاه می‌داند که شما این را می‌خواهید یا قصد داريد با استفاده از آن تماسی بگیرید. دیگر مجبور به انجام هیچ کار اضافه‌ای نیستید.»

تیلور با تکمیل پایان‌نامه‌اش با موضوع دست‌گرفتنی‌ها و تشخيص الگوي مورد استفاده، فارغ‌‌التحصیل خواهدشد. او فکر می‌کند که قالب صابون فقط نخستين گام خواهدبود. چنان‌که خودش می‌گوید: «جهش بعدی ورود دست‌گرفتنی‌ها به ابعادی متفاوت خواهدبود؛ نه‌فقط به‌عنوان یک وسیله دستی چندمنظوره.»

ام‌آی‌تی نمونه اولیه دست‌گرفتنی را به حمایت‌کننده‌های زیادی نشان داده، اما هنوز هیچ محصول خاصی پیش‌بینی نشده‌است. موضوعی که درباره نمونه اولیه قالب صابون وجود دارد، این است که فناوری جدید یا ویژه‌ای را به‌کار نمی‌گیرد، فقط هوش مصنوعی خاصی است که آن‌را قابل استفاده مي‌کند. مايکل باو مي‌گويد: «الگوریتم‌ها و اجزای مورد نیاز موجود هستند. برای ساخت آن به چیز عجیب و غریب و یافت‌نشدنی نیازی ندارید؛ بنابراين ورود آن را به بازار نزدیک می‌بینم.»

شکل 3	دست‌گرفتني‌ها
نوآوري عمده: عملکرد دستگاه (دوربين، تلفن همراه، دستيار ديجيتال، کنسول بازي) براساس طريقه‌اي که دست گرفته شده، به‌طور خودکار تعيين خواهد شد. اهميت عمده: به جاي آن‌که کاربر مجبور باشد خود را با عملکرد دستگاه وفق دهد، دستگاه با يادگيري نيازها و چگونگي استفاده کاربر خود را با او وفق مي‌دهد. زمان عرضه احتمالي: با وجود حمايت‌کننده‌هاي مناسب، يک تا دو سال آينده.

شاید روزی آن صفحه دکوری کنار فرمان خودروي شما، چیزی بیش از سرعت و مسافت را به‌شما نشان دهد؛ به عنوان مثال، چیزی که در مه مخفی شده‌است.

زمانی قبل از ورود اکس‌باکس 360 و سیستم‌های چهارهسته‌ای، اضافه کردن جلوه‌های مه‌مانند به بازی‌ها، کاری غیرممکن به‌نظر می‌رسید. اما امروز در زندگی واقعی، مشکل برداشتن این نوع افکت‌ها است؛ تصور کنید، در یک جاده مه‌آلود یا بارانی به‌راحتی رانندگی می‌کنید.

البته، ما درباره اصلاح آب و هوا صحبت نمی‌کنیم. سرینیواسا ناراسیم‌هان، استادیار دانشگاه کارنگی‌ملون در رشته بينايي کامپیوتری، می‌گوید: «شما در واقع خودِ مه را از بین نمی‌برید؛ بلکه مه را از داخل تصاویر حذف می‌کنید. در حقيقت این دو مشکل (اضافه کردن مه به تصاویر کامپیوتری و حذف مه از تصاویر واقعی) از پیچیدگی یکسانی برخوردار نیستند.»

البته، اضافه کردن مه به‌مراتب آسان‌تر است؛ اما  باو در حال حاضر تصاویر مه‌آلود و ناواضح را می‌گیرد و به آن‌ها شفافیت می‌بخشد.

کلید اصلی کنترل روشنایی است. ناراسیم‌هان مي‌گويد: «یک صحنه مه‌آلود را با نور سیال روشن کنید. این بدترین کاری است که می‌توانید انجام دهید، زيرا آن نور منعکس می‌شود و تمام کنتراست موجود را از بین می‌برد.»

مه و آب از نقطه‌نظر بصری، محیط‌های توزیعی محسوب می‌شوند. وي توضیح می‌دهد، باید به پویش نور موجود در سراسر صحنه پرداخت. سپس می‌توان نتایج را برای تهیه یک تصویر شفاف به یک دوربین داد.

شکل 4	سيستم‌هاي بينايي کامپيوتري
نوآوري عمده: نمايش بي‌درنگ اشياي مخفي در مه يا محيط‌هاي مشابه. اهميت عمده: مي‌تواند محدوده ديد شفافي را براي راننده‌ها، خلبان‌ها و غواصان در محيط‌هاي مه‌آلود، ابري و زيرآبي فراهم کند. همچنين مي‌تواند امنيت بيشتري براي سيستم‌هاي نقل و انتقال آينده فراهم کند. زمان عرضه احتمالي: انواع زيرآبي ظرف يک تا دو سال آيند، انواع مخصوص اتبوس‌ها، قطارها و هواپيماها پنج سال آينده و انواع مخصوص خودروها بعد از آن.

این فناوری می‌تواند برای فیلم‌سازانی که آب و هوای نامساعد مزاحم کارشان می‌شود، مفید باشد. در وب‌سایت ناراسیم‌هان ( www.cs.cmu.edu/~srinivas) صحنه‌ای از فیلم فورست‌گامپ موجود است که باران از آن حذف شده‌است.

گروه تحت سرپرستی ناراسیم‌هان برای عملی ساختن این پروژه، مشغول برنامه‌نویسی هستند. در حال حاضر براي نورها از پروژکتور استفاده مي‌کنند که به‌راحتی می‌تواند با استفاده از برنامه‌های نوشته‌شده الگوهای مختلف را نشان دهد.

در نمونه‌های نهایی، یک LED سفارشی و اختصاصی می‌تواند ساده‌ترین نور برای انجام این کار باشد؛ اما لیزر نیز به‌خوبی از عهده انجام اين کار بر می‌آید.

یکی از شاخه‌های فرعی تحقیقات ناراسیم‌هان، بازسازي صحنه است. نورهای پویش‌گر، به‌جای آن‌که فقط یک دید کلی از آنچه پیش رو است، فراهم کنند  مي‌توانند یک نمونه کامل سه‌بعدی را از آنچه قابل دیدن نیست، ثبت کنند.

ایده دیگر آن است که این دوربین به‌عنوان یک وسیله سنجش آب و هوا مورد استفاده قرار گیرد. به همان شکلی که یک نفر با دیدن هاله دور یک چراغ در باران می‌فهمد که باران می‌بارد؛ یک سیستم بصری می‌تواند بلافاصله میزان رطوبت هوا را تشخیص دهد.

چنان‌که ناراسیم‌هان می‌گوید: «در حال حاضر محدودیت اصلی آن‌ها در راه عرضه محصول فناوري نيست، بلکه بازاریابی محصول محدودیت اصلی است. به‌عنوان مثال، چراغ‌های خودرویی که با استفاده از سیستم نقل و انتقال هوشمند کار می‌کنند شاید تا پنج سال دیگر آماده عرضه شوند، اما این به آن معنا نیست که شرکت‌های خودروسازی  که خودشان چراغ‌های مخصوص مه را برای فروش دارند، به آن روی می‌آورند.»

نيم‌نگاهي به آينده دوربين ديجيتال دايناميک طي دوازده سال آينده، طراحي دوربين‌ها از ريشه تغيير خواهد کرد. طراحي دوربين‌هاي آينده نشان از هوشمندي دروني آن‌ها خواهد داشت. با جايگزيني لنز شيشه‌اي توسط يک لنز آکرليک، چگونگي فکوس روي موضوع تغيير خواهد کرد و ارتباطات بي‌سيم نيز روش تماشاي عکس‌ها را دگرگون خواهد کرد. بهتر است به آنچه در ذهن جان نار، مدير ارشد محصولات اليمپوس مي‌گذرد، نگاهي بياندازيم. ● الياف کربني، براي بدنه بسيار سبک و به شدت مقاوم دوربين ● طراحي شده شبيه به يک کنسول بازي ارگونوميک ● صفحه‌نمايشي با وضوح بسيار بالا و فرم خاص، تصاوير را مستقيم به نمايش خواهد گذاشت. ● حذف منظره‌ياب اپتيکال، اندازه دوربين را به شکل قابل توجهي کاهش خواهد داد. ● صفحه‌نمايش ال‌سي‌دي با قابليت چرخش 360 درجه ● وضوح صفحه‌نمايش بالاي نهصد هزار پيکسل ● لنز قابل انعطاف آکرليک با تغيير فرم، روش فکوس را متحول خواهد کرد. ● نرم‌افزار پيشرفته ويرايش عکس توکار ● اتصال بي‌سيم به کامپيوتر يا اينترنت براي به‌روز کردن و به تلويزيون اچ‌دي يا قاب عکس براي انتقال تصاوير ● سنسور پيشرفته کم‌مصرف براي نويز کمتر، رنگ و کنتراست بهتر و Dynamic Range وسيع‌تر ● قابليت ثبت 1200 عکس، با هر بار شارژ باتري

شکل 5 فراتر از نانو لوله‌ها والتر دي‌هير استاد دانشگاه جورجيا تِک، با يک تراشه گرافيني جانشين سيليکون جورجيا تِک تراشه‌سازان می‌دانند که تغییر بزرگی در راه است. والتر دی‌هیر، استاد فیزیک دانشگاه جورجیا تِک، به این شکل موضوع را توضیح می‌دهد: «تا یک دهه آینده، دیگر قانون مور معنایی نخواهدداشت. یعنی فناوری تراشه‌سازی دیگر هر 18 ماه رشد نمی‌کند؛ چنان‌که برای بیست سال چنین بوده است. در طول ده سال آتی، دیگر ارتقاي مداوم پردازنده را شاهد نخواهیدبود... سیلیکون نمی‌تواند همین‌طور ادامه دهد.» مسلماً این به آن معنا نیست که صنعت تراشه‌سازی رو به نابودی است؛ بلکه فقط به یک ماده اولیه تازه نیاز دارد، چیزی کم‌حجم‌تر از سیلیکون که از عهده انجام تمام وظایف آن نیز برآید. برای سال‌ها، نانولوله‌های کربنی به‌عنوان یک راه‌حل مناسب شناخته می‌شدند. نانولوله‌ها از صفحات کربن درهم پیچیده‌شده‌ای، با قطری برابر با یک اتم ساخته می‌شوند. مشکل اینجا است که به‌کارگیری نانولوله‌ها در یک تراشه بسیار مشکل است. دی‌هیر که در دهه 1990 روی نانولوله‌ها کار کرده، می‌گوید: «بعد از ده سال کار روی نانولوله‌ها، هیچ‌کس نتوانست راهی پیدا کند.» دی‌هیر نگاه دیگری به صفحه تخت کربن  (که گرافین خوانده می‌شود) انداخت و به‌جای تبدیل آن به لوله، آن را مورد محاسباتی خاص قرار داد. او دریافت که می‌تواند آن‌را به صورت نوارهای باریکی با همان خواص لوله‌ها برش بزند. او تخمین می‌زند که گرافین مذکور از سیلیکون صدبرابر سریع‌تر است و شاید روزی ما را به سرعت يک تراهرتز برساند و حتی شاید مناسب به‌کارگیری در الکترونیک کوانتومی باشد. ساخت گرافین پیچیده‌تر از خط‌کشی با مداد روی کاغذ است. یک کریستال کاربید سیلیکونی در یک کوره خلأ آنقدر حرارت داده می‌شود تا سطحش تبدیل به گرافین هم‌بافته شود. سپس یک لایه به‌قطر مولکول از آن برداشته می‌شود. چنان‌که دی‌هیر می‌گوید: «با نوارهای گرافین مشکل ایجاد اتصال ميان نانولوله‌ها و قرارگیری آن‌ها در جای مناسب، دیگر مطرح نخواهدبود. هر فرمی که می‌خواهید می‌توانید به آن‌ها بدهید.» حالا کلید اصلی برش است. شما نمي‌توانيد قیچی را بردارید و صفحات دوبعدی گرافین را برش دهيد.   این کار با استفاده از تکنیک‌های لیتوگرافی میکروالکترونیک انجام می‌شود، درست مثل همان‌هایی که الان در آزمایشگاه‌های تولید سیلیکون (یا fab) استفاده می‌شود. گروه او در آزمایشگاه میکروالکترونیک خودِ دانشگاه، فقط روی توسعه راهی برای انجام این کار تلاش می‌کنند. دی‌هیر درباره برتری صددرصد گرافین مي‌گويد: «بسیاری از مشکلاتی که با سیلیکون داریم، حل خواهدشد. جریان بیشتری می‌تواند از آن عبور کند و حرارت آن خیلی افزایش نمی‌یابد و می‌توانید تا حد نانومتر یا حتی کوچک‌تر پیش بروید و همچنان کار کند.» کار روی نانولوله‌های کربنی و دیگر جایگزین‌های بالقوه سیلیکون، در آزمایشگاه‌های دیگر همچنان ادامه دارد. طبق گفته دی‌هیر، هر سال طرح جدیدی به میان می‌آید. همچنين او سرسختانه اعتقاد دارد که گرافین اسبی است که باید روی آن شرط بست. در همین حال، سختی‌های بزرگی سر راه او و گروهش خودنمایی می‌کنند. گرافین یک اکسیر جادویی نیست که بلافاصله همه چیز را دگرگون سازد.  دی‌هیر مي‌گويد: «شکی برای من وجود ندارد که حداقل ده سال طول می‌کشد تا این فناوری‌ها توسعه یابند تا لیتوگرافی را به نقطه‌ای برسانیم که ما را قادر سازد تجهیزاتی بسازیم که با تجهیزات سیلیکونی قابل‌قیاس باشند. این کار واقعاً مشکلی خواهدبود.»

حتی اگر سیگنال یا صدا تا حدی مبهم باشد باز هم مغز می‌تواند مفهوم کلی عبارت یا کلمه را متوجه شود، زيرا مغز فقط از یک روش برای درک آنچه اتفاق می‌افتد، استفاده نمی‌کند. به‌کارگیریِ یک برنامه سنتی شناخت گفتار براي استفاده از ویژگی‌ها و روش‌های چندگانه‌ تجزیه و تحلیل، با سخت‌افزار و نرم‌افزار امروزی، اگر نگوییم غیرممکن، بسیار مشکل است.

بنابراین، هدف اصلی همچنان این است که کامپیوتر صدا را با استفاده از همان روش مغز انسان تجزیه و تحلیل کند. آموزش سيستمي که نمونه‌های کافی دارد، برای انجام آن نوع شناسایی، می‌تواند هزاران یا میلیون‌ها ساعت زمان ببرد.

اندرسون امیدوار است که تکنیک‌هایی مشابهِ همان‌هایی که در بهبود تصاویر کامپیوتری مورد استفاده قرار می‌گیرند، در این زمینه کمک‌کننده باشند و با کمک این تکنیک‌ها بتوان با استفاده از بخش‌های کوچک و شناخته‌شده یک سیگنال و ترکیب آن‌ها، دقت شنوایی کامپیوتر را تا حد بسیار زیادی افزایش داد.

در حالی‌که بعضی برنامه‌های شنوایی ماشینی در حال حاضر موجود و مورد استفاده هستند، برنامه‌های هوشمند و پیشرفته‌تر هنوز چند سالی تا عرضه فاصله دارند. قبل از آن‌که ماشین بتواند زبان ما را بفهمد، باید بتواند صدای ما را به‌خوبی بشنود.