Informatique persuasive et omniprésente

En 2000, le Massachusetts Institute of Technology a lancé un projet ambitieux visant à transformer la façon dont le monde utilise les ordinateurs. L'ancien modèle : une box, un moniteur et un clavier. La nouveauté : des ordinateurs aussi omniprésents et invisibles que l'air que nous respirons. Ils l'ont appelé le Projet Oxygène.

Pour un aperçu des objectifs du projet et une séance de questions-réponses avec ses fondateurs, voir Le vent nouveau du projet Oxygen .

Maintenant, près de deux ans plus tard, les premières technologies sortent des laboratoires. Les chefs de projet - le chef du laboratoire d'informatique Victor Zue, le directeur associé Anant Agarwal et le directeur du laboratoire d'intelligence artificielle Rodney Brooks - insistent sur le fait que le projet Oxygen concerne une idée et non des produits. Mais les entreprises sponsors, parmi lesquelles Hewlett Packard, Nokia et Philips, attendent avec impatience leurs résultats. Examen de la technologie est allé dans les laboratoires pour avoir un aperçu de trois facettes d'Oxygen qui sont particulièrement prometteuses : Cricket, un système informatique sensible à la localisation ; l'Intelligent Room, un bureau de haute technologie qui se double d'un laboratoire de recherche d'interface de vision ; et le microprocesseur Raw, une puce ultra-programmable à faible consommation conçue pour alimenter les appareils portables du 21e siècle. Ensemble, ces technologies, disent leurs créateurs, mettront des ordinateurs partout et nulle part.

Une affaire brute

Les ordinateurs de poche ont parcouru un long chemin depuis qu'Apple a dévoilé son Newton en 1993. Autrefois à peine plus qu'un Rolodex glorifié, les ordinateurs de poche rivalisent aujourd'hui avec les performances et la gamme d'applications des ordinateurs de bureau. Mais des vitesses plus élevées et de multiples processeurs spécialisés les ont rendus gourmands en énergie, et la durée de vie de la batterie continue d'être un facteur limitant. Pour résoudre le problème d'alimentation, les chercheurs d'Oxygen, dirigés par Agarwal, construisent une puce plus flexible et moins gourmande en énergie qu'ils appellent Raw Architecture Workstation, ou Raw. Aujourd'hui, les gens construisent des [puces] personnalisées pour la vidéo, les graphiques, la mise en réseau, etc., explique Agarwal. Nous avons un seul processeur qui peut faire toutes ces choses.

Non seulement cela optimise les performances, en particulier pour des tâches telles que le traitement vidéo, qui s'enlisent dans la mémoire, mais cela économise de l'énergie, une fonctionnalité essentielle pour tout petit appareil alimenté par batterie. Et la programmabilité ne s'étend pas seulement à l'intégration de fonctions discrètes. Cela pourrait ouvrir des percées passionnantes dans des domaines tels que les radios logicielles, qui peuvent facilement basculer entre plusieurs protocoles cellulaires.

En rendant les chemins de données hautement programmables, Raw évite les systèmes de mémoire et de registre centralisés. Dans un processeur typique, vous devrez peut-être faire rebondir une donnée. Mais avec Raw, ça va directement là où je veux qu'il aille, dit Agarwal.

L'architecture Raw ressemble à un réseau de tuiles, chacune contenant des fonctionnalités pour l'instruction, l'instruction de commutation, la mémoire de données, les unités logiques, les registres et un commutateur programmable. Nous accordons beaucoup d'attention à l'interconnexion, aux fils, dit Agarwal. Si vous exposez l'interconnexion au logiciel, vous pouvez personnaliser la façon dont les données circulent dans la puce. Vous pouvez orchestrer le flux de données. Maintenant, mon logiciel peut faire correspondre le matériel avec l'application.

Le prototype d'ordinateur de poche d'Oxygen, le Handy 21, utilise une caméra (en haut) pour effectuer la reconnaissance faciale.

Le premier appareil que la puce alimentera sera le modèle d'ordinateur de poche Oxygen, ce qu'ils appellent le Handy 21. Les prototypes de Handy intègrent la reconnaissance vocale, les communications sans fil et les applications gourmandes en énergie vidéo qui bénéficieraient de la conception tout-en-un de Raw. Un prototype du processeur Raw, en cours de développement avec IBM Microelectronics, devrait arriver cette année.

Le cricket chante

Chez Project Oxygen, les chercheurs pensent qu'un ordinateur portable peut être plus utile s'il sait où il se trouve et ce qui l'entoure. Entrez dans le Cricket Indoor Location System, un réseau d'émetteurs sans fil qui fournit aux appareils mobiles tels que les Handy 21 des informations sur leur emplacement physique, qu'ils peuvent utiliser pour trouver des appareils statiques tels que des imprimantes ou des sorties ainsi que d'autres personnes.

Le suivi de la localisation est un sujet brûlant à la lumière des exigences 911 améliorées de la Federal Communications Commission qui exigent que 95% de tous les téléphones portables incluent une technologie d'identification automatique de la localisation telle que le système de positionnement global d'ici la fin de 2005.

L'objectif, explique Hari Balakrishnan, professeur agrégé du LCS, est de développer une alternative intérieure au suivi GPS par satellite, qui fonctionne rarement à l'intérieur des bâtiments et échoue souvent à l'extérieur près des grands immeubles.

À l'intérieur des bâtiments, les trajets multiples et les interférences magnétiques perturbent les dispositifs de localisation traditionnels. Trouver quelque chose pour travailler à l'intérieur est particulièrement difficile, explique Balakrishnan. L'objectif pour nous est d'obtenir des distances linéaires de quelques centimètres afin que vous puissiez dire où vous vous trouvez à environ un pied.

L'astuce du cricket consiste à faire en sorte que chaque balise émette en continu deux signaux : un signal radio et un signal ultrasonore. Étant donné que la radio se déplace à la vitesse de la lumière et que les impulsions ultrasonores se déplacent à la vitesse du son, le logiciel Cricket qui régit le dispositif d'écoute intégré à un élément matériel peut calculer la différence de synchronisation entre les deux pour déterminer l'emplacement. Donc, s'il y a un écart de dix millisecondes, alors vous êtes à environ trois mètres, explique Balakrishnan.

Les balises Cricket à faible coût et alimentées par batterie peuvent être posées rapidement sur les plafonds sans étalonnage, ce qui facilite leur évolutivité. Ils sont placés de manière à ce que tout appareil d'écoute puisse recevoir les signaux de trois ou quatre appareils à la fois pour mieux localiser la position. Les balises de cricket peuvent également envoyer d'autres informations au-delà des coordonnées de localisation, par exemple, transmettre l'identité des ressources clés de leur ressort.

L'équipe Oxygen travaille également sur un prototype de boussole de cricket qui peut déterminer la direction dans laquelle l'appareil d'écoute est orienté. En équipant chaque appareil d'écoute de plusieurs récepteurs à ultrasons placés très près les uns des autres, ils peuvent comparer les infimes écarts entre les temps de réception, déterminant ainsi l'orientation. Cette capacité pourrait aider à diriger un ordinateur pour envoyer des informations à l'écran le plus proche, ou elle pourrait améliorer les applications d'information et de point de vente. Par exemple, les acheteurs peuvent pointer leur ordinateur de poche vers un présentoir de magasin pour connaître les ventes à proximité, ou les visiteurs du musée peuvent télécharger des informations sur une exposition à proximité. Le cricket n'est pas lié à une fréquence radio particulière, et Balakrishnan dit qu'ils pourraient passer au Bluetooth si la technologie décolle. Sensibles aux nuances de grand frère de Cricket, les chercheurs conçoivent également des protections complexes pour la confidentialité des utilisateurs.

Le plus grand impact de Cricket peut venir des systèmes embarqués qui ne suivent pas les personnes dans un bureau, mais les pièces dans un entrepôt. En fait, le groupe de Balakrishnan expérimente une bibliothèque câblée, dans laquelle chaque livre comporte une étiquette radio suivie par un système de type Cricket. Un meilleur suivi des marchandises tout au long de leur fabrication et de leur livraison pourrait permettre d'économiser des milliards de dollars en vol, perte et inefficacité, tout en évitant les soucis de confidentialité liés au suivi des personnes.

La chambre intelligente

Si, comme le suggère le directeur de LCS Victor Zue, Project Oxygen est un grand terrain de jeu, alors l'Intelligent Room est le nouveau gymnase cool de la jungle au milieu. La salle accueille des projets variés explorant de nouveaux outils collaboratifs et interfaces audio/visuelles. Pour Oxygen, le Laboratoire d'intelligence artificielle se concentre sur les technologies de reconnaissance vocale et visuelle qui aideront à façonner Enviro 21 d'Oxygen, un dispositif de contrôle de pièce qui permet aux utilisateurs d'interagir naturellement avec l'ordinateur.

À première vue, l'Intelligent Room ressemble à une salle de réunion typique, mais avec une pléthore d'écrans en direct projetés par ordinateur sur le mur. Vous interagissez avec les écrans via la voix, un crayon optique, des gestes ou, si tout le reste échoue, un écran tactile. Le plafond est parsemé d'un ensemble de 32 microphones, de deux caméras vidéo standard et de deux caméras vidéo stéréoscopiques.

Un objectif fondamental est d'améliorer les communications entre les microphones et les caméras afin que l'ordinateur puisse déterminer à qui prêter attention. La tâche d'identifier les locuteurs est importante à la fois pour contrôler les vidéoconférences et pour permettre à l'ordinateur de répondre aux commandes de l'utilisateur sans se perdre. À terme, ces communications, qui sont orchestrées via le logiciel de mise en réseau innovant d'Oxygen, Metaglue, aideront également l'ordinateur à personnaliser les réponses pour chaque individu.

Dans les systèmes de vision traditionnels, vous avez des caméras mono qui tentent de détecter des objets en extrayant l'arrière-plan préenregistré, mais la modification de l'éclairage trompe la caméra, explique Krzysztof Gajos, un A.I. Chercheur scientifique du laboratoire et directeur technique de la salle intelligente. Avec les caméras stéréo, nous pouvons non seulement enregistrer l'image d'arrière-plan, mais aussi la forme de l'arrière-plan. C'est beaucoup plus robuste.

Oxygen s'intéresse également à ce que les gens regardent, par exemple pour aider l'ordinateur à décider quels écrans utiliser pour une visualisation optimale. Le logiciel suit la façon dont un utilisateur regarde en combinant un logiciel de reconnaissance faciale avec les informations 3D fournies par une caméra stéréo. Pour identifier l'orientation, l'algorithme tête-poste détermine comment les traits du visage changent pendant le mouvement. Entre autres applications, les chercheurs espèrent monter le système de suivi sur des robots pour améliorer la navigation.

Le chercheur Harold Fox a fait la démonstration de SAM, un écran d'ordinateur animé qui montre différentes émotions pour révéler son état. Au lieu de faire précéder les commandes en disant ordinateur, ce qui peut être déroutant lors des réunions, l'utilisateur se contente de regarder le graphique et le prototype de Fox sait écouter. Lorsque l'utilisateur détourne le regard, SAM se désengage.

Que SAM, Cricket ou Raw se retrouvent un jour dans les salles de conférence, les couloirs et les ordinateurs de poche au quotidien, c'est une question à laquelle on ne répondra pas avant des années. Mais une chose est sûre : les concepts qu'ils inspirent le seront sans aucun doute.

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