Onko seinillä korvat? Ei juuri nyt, mutta ei kestä enää kauan, kun seinillä ei ole vain korvat, vaan ne pystyvät myös näkemään, mitä teemme, ja jopa kertomaan meille asioita, jotka liittyvät toimintaamme. Perinteisesti, kun ihmiset sanoivat, että seinillä on korvat, he epäilivät jonkun vakoilevan. Nykyaikana seinät ovat paljon ystävällisempiä. Ne aistivat, kuka niiden läheisyydessä on, mutta vain selvittääkseen asukkaiden tarpeet ja auttaakseen heitä säätämällä huoneen valoa ja ikkunoiden sälekaihtimia heidän makunsa mukaan tai suorittamalla vastaavia tehtäviä.
Tällainen palvelu on esimerkki sulautetusta teknologiasta (tai kaikkialla läsnä olevasta tietotekniikasta) toiminnassa. Yksinkertaisesti sanottuna kaikkialla läsnä oleva tietotekniikka mahdollistaa tietotekniikka-arkkitehtuurin upottamisen ympäristöön. Ympäristössä olevat artefaktit voivat tällöin aistia ympäristönsä eri osa-alueita sekä käyttäjän meneillään olevia toimintoja, järkeillä niitä ja toimia niiden mukaisesti.
Ympäröivän tietotekniikan tyypit
Ympäröivä tietotekniikka voi olla monenlaista. Seuraavassa esitellään joitakin näistä muodoista.
Kannettava tietojenkäsittely.
Kannettavat tietokoneet ja kämmentietokoneet ovat tehneet tietojenkäsittelystä kannettavaa. Voit kantaa tietokonetta mukanasi kaikkialle, mutta käyttökokemuksesi on vain vähän erilainen kuin toimistossasi – sinun on edelleen oltava vuorovaikutuksessa tietokoneen kanssa enemmän tai vähemmän perinteisen käyttöliittymän kautta.
Pervasive Computing.
Älykkäissä laitteissa tietotekniikkaa on odottamattomissa paikoissa. Aluksi se on tietolaitteissa, kuten puhelimissa, henkilökohtaisissa digitaalisissa avustajissa (PDA) ja hakulaitteissa. Myöhemmin läpäisevän tietojenkäsittelyn odotetaan laajenevan perinteisempiin laitteisiin, kuten leivänpaahtimiin, jääkaappeihin, pesukoneisiin, uuneihin, kodin turvajärjestelmiin ja niin edelleen. Vielä myöhemmin infrastruktuuri kehittyy niin, että älykkäisiin laitteisiin kuuluu laitteita, joita voi olla tien päällä, autossa, hotellissa tai lentokentällä. Voit esimerkiksi maksaa tietulleja tai ostaa lentolippuja puhelimeen perustuvalla sähköisellä lompakolla. Tällaisia ominaisuuksia demonstroivia prototyyppejä on jo olemassa, mutta niiden laajamittainen käyttö edellyttää universaalia infrastruktuuria, jossa on enemmän laskenta- ja viestintätehoa.
Älykkäät rakennukset ovat rakennuksia, jotka ovat hyvin verkottuneita ja varustettu älykkäillä laitteilla, ja joissa on henkilökohtaiseen tietokoneeseen perustuva järjestelmä, joka pystyy hallitsemaan rakennuksen sisäisiä olosuhteita. Älykkäitä laitteita tarvitaan eri laitteiden käynnistämiseen ja pysäyttämiseen käyttäjien mukavuuden tai turvallisuuden maksimoimiseksi ja kustannusten minimoimiseksi. Älykäs talo voisi esimerkiksi käynnistää vedenlämmittimen aina, kun energian hinta on alhainen; se voisi valita parhaat ajat lämmityksen tai ilmastoinnin käynnistämiselle tiloissa sen perusteella, mitkä huoneet ovat tällä hetkellä käytössä tai todennäköisesti pian käytössä.
Calm Computing.
Tämä tekniikka toteuttaa ajatusta tietojenkäsittelyn häivyttämisestä taustalle. Tässä teknologiassa artefaktit ovat älykkäitä, mutta eivät vaadi keskittynyttä vuorovaikutusta – me vain elämme niiden kanssa ja ne toimivat huomaamattomasti tehdäkseen elämästämme yksinkertaisempaa. Esimerkki tästä on ”roikkuvan narun” verkkomonitori. Perinteinen käyttöliittymä tietokoneen verkkoliikenteen seurantaan kaappaisi paljon dataa ja yrittäisi esittää sen tietokoneen näytöllä. Sitä vastoin roikkuva naru roikkuu käytävän katosta, ja sitä ohjaa pieni moottori. Verkon toiminta saa moottorin potkaisemaan narua aina vain hieman. Verkossa tapahtuva toiminta esitetään siten heiluvan narun kirjaimellisena huminana.
Rauhallisen tietojenkäsittelyn perusajatuksena on kehittää käyttöliittymiä, jotka eivät perustu symboleihin. Vaikka symbolit voivat välittää paljon yksityiskohtaista tietoa, ihmisten on keskityttävä niihin poimiakseen tiedon. Sitä vastoin ihmiset voivat vangita paljon ei-symbolista tietoa tavalla, joka ei vaadi heidän eksplisiittistä huomiotaan. Vaikka nykyinen päätehtäväsi voidaan suorittaa onnistuneesti symbolisessa tilassa, voit olla perifeerisesti tietoinen monista muista toiminnoista keskittymättä niihin. Jousen humina, kattotuulettimen heittämät varjot ja hohtavan vesialtaan heijastukset kuuluvat kaikki tähän jälkimmäiseen kategoriaan. Olet todennäköisesti tietoinen välkkyvistä varjoista ja heijastuksista ja siitä, kuinka nopeasti ne muuttuvat, vaikka voisitkin keskittyä tekstinkäsittelyohjelmaan tai puhelinkeskusteluun. Kuvittele nyt, jos näitä varjoja ja heijastuksia ja muita ympäristön muutoksia käytettäisiin välittämään erityisiä merkityksiä, kuten ”Kaikki on hyvin tehtaassa” tai ”Eräässä keskustelupalstassa, jossa käyn, näyttää olevan paljon asiaankuuluvaa toimintaa” tai ”Yhtäkkiä pörssissä käydään paljon kauppoja teknologiasektorilla.”
Pukeutuva tietotekniikka.
Tämässä rauhallisen tietotekniikan vastakohtaisessa versiossa sen sijaan, että tietokoneet olisi upotettu ympäristöön, kannat tietokoneita mukanasi. Yksi merkittävä ero tavallisiin tietokoneisiin on käyttöliittymässä. Puettavat tietokoneet on suunniteltu handsfree-käyttöön. Usein tarkoitettu käyttäjä kävelee tai on hankalassa asennossa, kuten sähkölaitoksen pylvään päällä tai ahtaassa sukellusveneen konehuoneessa. Laitteiden korjaaminen oli yksi ensimmäisistä puettavan tietokoneen sovelluksista. Sen avulla käyttäjä voi antaa komentoja äänellä ja tarkastella tietoja päähän kiinnitettävällä näytöllä, joka projisoi kuvan käyttäjän laseihin.
Varhaisimmat puettavat tietokoneet olivat melko tilaa vieviä: käyttäjän oli kirjaimellisesti kannettava reppua, jossa oli tietokone. Tekniikan kehittyessä on kuitenkin mahdollista saada puettavia tietokoneita, jotka on upotettu rannekelloihin tai riipuksiin tai jopa ommeltu vaatteisiin. Nämä miniatyyritietokoneet on yleensä suunniteltu erityissovelluksiin, kuten tekstin ja kuvien näyttämiseen ja verkko-ohjeiden antamiseen käyttäjän kävellessä. Toisessa sovelluksessa puettava tietokone tarjoaa käyttöliittymän kolmiulotteiseen tietoavaruuteen, jossa käyttäjän pään, kaulan ja silmien liikkeet voidaan tulkita haluksi tutkia jotakin avaruuden osaa tarkemmin. Perinteisen virtuaalitodellisuuden (VR) sijasta käyttäjä voi olla mukana ”oikeassa” todellisuudessa ja katsoa tietoavaruuteen vain silloin tällöin, kun tietty tarve sitä vaatii.
Suhteellinen tekniikka
Ympärillä olevaan tietotekniikkaan liittyvät tekniikat ovat yhtä moninaisia kuin sen sovellukset. Monet näistä tekniikoista käsittelevät kuitenkin oheistekniikoita. Tarvitsemme moottoreita, jotka ohjaavat rauhallisen tietojenkäsittelyn edellyttämiä ympäristömuutoksia. Tarvitsemme päähän kiinnitettäviä näyttöjä tietyntyyppisiä puettavia käyttöliittymiä varten. Puettavia laitteita varten tarvitaan kevyitä prosessoreita, jotka kuluttavat vähän virtaa, ja pieniä akkuja, joilla niitä voidaan ruokkia. Tietyntyyppisillä läpäisevillä sovelluksilla – esimerkiksi tietullikoppeihin tai älykoteihin kiinnitetyillä sovelluksilla – ei ehkä ole rajoituksia koon, tehon tai viestintäkyvyn suhteen, mutta liikkuvuutta edellyttäviin sovelluksiin sovelletaan kaikkia näitä rajoituksia. Käytettävissä tietokoneissa on huomattavia haasteita materiaalien suhteen, kun kankaisiin kudotaan johtavia kanavia. Jotkut tutkijat kehittävät tekniikoita, joiden avulla voidaan tuottaa virtaa ihmiskehon normaaleista toiminnoista, kuten kantapään iskeytymisestä maahan kävellessä.
Mielenkiintoista on, että vaikka ubiikkisovellusten rakentamiseen tarvittava perusohjelmointi on samanlaista kuin muidenkin sovellusten ohjelmointi, siihen liittyvät abstraktiot ovat yleensä hyvin erilaisia. Työpöytätietokoneiden käyttöliittymämodaliteetit eivät ole kovin käyttökelpoisia rauhallisissa ja puettavissa ympäristöissä. Toinen rauhallisen tietojenkäsittelyn erityispiirre on se, että sen tehokkuus perustuu paljon päättelyyn käyttäjän toiveiden päättelemiseksi. Toisin kuin työpöytätietokoneissa, käyttäjät eivät yksinkertaisesti kirjoita tai käytä hiirtä osoittaakseen käskyjään – järjestelmän on selvitettävä, haluaisivatko käyttäjät, että valoa hiljennetään hieman heidän mielialansa mukaan. Näin ollen tekoälytekniikat auttavat tässä.
Ympärivuorokautinen tietojenkäsittely vaatii yleensä merkittävää infrastruktuuria. Tietyn sovelluksen tarpeista riippuen infrastruktuuriin pitäisi kuulua eri komponenttien kyky kommunikoida langallisissa tai langattomissa verkoissa; komponenttien pitäisi pystyä havaitsemaan toistensa läsnäolo, kuten Java-pohjaiset Jini-palvelut ja muut rekisteröintipalvelut; komponenttien pitäisi pystyä liikkumaan fyysisesti säilyttäen samalla identiteettinsä ja osoitteensa, kuten mobiili-IP:ssä ja langattomissa 3G-verkoissa (kolmas sukupolvi). Sovellus saattaa vaatia kykyä todentaa osallistujat julkisen avaimen infrastruktuurin (PKI) avulla tai kykyä suorittaa turvallisia maksuja SET-protokollan (Secure Electronic Transaction Protocol) avulla. Infrastruktuurin tarkat vaatimukset vaihtelevat sovelluksen mukaan, mutta monissa tapauksissa tarvitaan todennäköisesti laaja-alaisia valmiuksia. Esimerkiksi rakennuksissa olisi oltava paikannusanturit, jotta ne voivat havaita käyttäjät, ja käyttäjien kannettavien tietokoneiden olisi kyettävä keskustelemaan rakennusten ja muiden käyttäjien tietokoneiden kanssa. Autoissa olevien tietokoneiden pitäisi pystyä keskustelemaan tietulliasemien tietokoneiden kanssa, ja niiden pitäisi pystyä maksamaan etuoikeudesta kulkea aseman läpi.
Suurin osa kaikkialle ulottuvaan tietojenkäsittelyyn tarvittavista teknologioista on olemassa, ja infrastruktuuri leviää koko ajan laajemmalle. Vaikka vielä ei tiedetä tarkalleen, millaisia muotoja kaikkialla läsnä oleva tietotekniikka tulee saamaan, kun siitä tulee kaupallista todellisuutta, voimme olla varmoja, että se tulee olemaan jotakin sekä haastavaa että luovaa.
katso myös Ergonomia; Mikrosiru; Käyttöjärjestelmät; Käyttöliittymät.
Munindar P. Singh
Bibliografia
Ishii, Hiroshi, Sandia Ren ja Phil Frei. ”Pinwheels: Visualizing Information Flow in an Architectural Space”. In Proceedings of the Conference on Human Factors in Computing Systems, Seattle, Washington, 31.3.-5.4.2001.
Schilit, Bill N., Norman I. Adams, Rich Gold, Karin Petersen, David Goldberg, John R. Ellis ja Mark Weiser. ”Yleiskatsaus PARCTAB Ubiquitous Computing -kokeiluun. Roy Want.” IEEE Personal Communications 2, no. 6 (1995): 28-43.
Shenck, Nathan S., ja Joseph A. Paradiso. ”Energy Scavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics”. IEEE Micro 21, no. 3, toukokuu/kesäkuu 2001.