Har väggar öron? Inte just nu, men det dröjer inte länge innan väggar inte bara har öron utan också kan se vad vi gör och till och med berätta saker som är relevanta för våra aktiviteter. Traditionellt sett, när människor sa att väggar har öron, misstänkte de att någon spionerade. I det moderna sammanhanget kommer väggarna att vara mycket vänligare. De kommer att känna av vem som befinner sig i deras närhet, men bara för att fastställa de boendes behov och hjälpa dem genom att justera ljuset i rummet och fönsterskärmarna efter deras smak eller genom att utföra liknande uppgifter.
En sådan tjänst är en illustration av inbäddad teknik (eller ubiquitous computing) i praktiken. Enkelt uttryckt gör ubiquitous computing det möjligt att bädda in datorarkitekturen i miljön. Artefakter i miljön kan sedan känna av olika aspekter av sin omgivning samt användarens pågående aktiviteter, resonera om dem och agera därefter.
Typer av ubiquitous computing
Ubiquitous computing kan ta sig olika uttryck. Nedan följer ett urval av några av dessa former.
Portabla datorer.
Laptops och handhållna datorer har gjort datoranvändning portabel. Du kan ha datorn med dig överallt, men din upplevelse skiljer sig bara lite från den på kontoret – du måste fortfarande interagera med datorn genom ett mer eller mindre traditionellt gränssnitt.
Pervasive Computing.
Smarta enheter har datorteknik på oväntade ställen. Till att börja med kommer detta att vara i informationsapparater som telefoner, personliga digitala assistenter (PDA) och personsökare. Senare förväntas pervasive computing utvidgas till att omfatta mer traditionella apparater som brödrostar, kylskåp, tvättmaskiner, ugnar, hemsäkerhetssystem och så vidare. Ännu senare kommer infrastrukturen att utvecklas så att smarta enheter kommer att omfatta utrustning som man kan hitta på vägen, i en bil, på ett hotell eller på en flygplats. Du kan till exempel betala vägtullar eller köpa flygbiljetter med din telefonbaserade elektroniska plånbok. Prototyper som visar sådana möjligheter finns redan, men för att de ska kunna användas på bred front krävs en universell infrastruktur med ökad dator- och kommunikationskraft.
Smarta byggnader är byggnader som är väl sammankopplade i nätverk och utrustade med smarta apparater och som har ett persondatorbaserat system som kan styra de omgivande förhållandena i byggnaden. De ”smarta” behövs för att starta och stoppa olika apparater för att maximera användarnas komfort eller säkerhet och för att minimera kostnaderna. Ett smart hus skulle till exempel kunna sätta igång varmvattenberedaren när energipriserna är låga; det skulle kunna välja de bästa tidpunkterna för att slå på värmen eller luftkonditioneringen i lokalerna, baserat på vilka rum som för närvarande är upptagna eller sannolikt kommer att vara upptagna inom kort.
Calm Computing.
Denna teknik förverkligar idén om att datoranvändning ska försvinna i bakgrunden. Med denna teknik är artefakterna intelligenta, men kräver ingen fokuserad interaktion – vi lever bara med dem och de arbetar diskret för att göra våra liv enklare. Ett exempel på detta är nätverksmonitorn ”dangling string”. Ett traditionellt användargränssnitt för övervakning av datornätverkstrafik skulle fånga upp en massa data och försöka presentera dem på en datorskärm. Däremot hänger den dinglande strängen från taket i en hall och styrs av en liten motor. Nätverksaktivitet får motorn att sparka snöret lite grann. Aktiviteten i nätverket presenteras alltså som det bokstavliga brummandet av det svajande snöret.
Den grundläggande idén bakom calm computing är att utveckla användargränssnitt som inte är baserade på symboler. Även om symboler kan förmedla mycket detaljerad information måste människor fokusera på dem för att utvinna informationen. Däremot kan människor fånga upp mycket icke-symbolisk information på ett sätt som inte kräver deras uttryckliga uppmärksamhet. Även om din huvudsakliga aktuella uppgift framgångsrikt kan utföras i ett symboliskt läge kan du vara perifert medveten om många andra aktiviteter utan att koncentrera dig på dem. Brummandet från ett snöre, skuggorna som kastas av en takfläkt, reflektionerna som kastas av en skimrande vattenpöl faller alla in i denna senare kategori. Du kommer förmodligen att vara medveten om de flimrande skuggorna och reflektionerna och hur snabbt de förändras även om du kanske koncentrerar dig på din ordbehandlare eller ett telefonsamtal. Föreställ dig nu om dessa skuggor och reflexer och andra förändringar i miljön användes för att förmedla specifika betydelser som till exempel ”Allt är bra i fabriken” eller ”Det verkar vara mycket relevant aktivitet i ett av de chattrum jag besöker” eller ”Plötsligt ser aktiemarknaden en hel del affärer i tekniksektorn.”
Wearable Computing.
I denna motsats till lugn datoranvändning har du datorerna på dig istället för att ha datorer inbäddade i miljön. En viktig skillnad från vanliga datorer ligger i användargränssnittet. Bärbara datorer är utformade för handsfree drift. Ofta skulle den tilltänkta användaren gå omkring eller ha en obekväm hållning, t.ex. på toppen av en elstolpe eller inne i ett trångt motorrum för en ubåt. Reparation av utrustning var en av de tidigaste tillämpningarna för bärbara datorer. Den gör det möjligt för användaren att ge röststyrning och visa information via en huvudmonterad skärm som projicerar en bild på användarens glasögon.
De tidigaste bärbara datorerna var ganska skrymmande: användaren var bokstavligen tvungen att bära på en ryggsäck med en dator i. Med tekniska framsteg är det dock möjligt att ha bärbara datorer inbäddade i armbandsur eller hängsmycken eller till och med sydda in i kläder. Dessa miniatyrdatorer är vanligtvis utformade för särskilda tillämpningar, t.ex. för att visa text och bilder och ge vägbeskrivningar online medan användaren går omkring. I en annan tillämpning utgör den bärbara datorn ett gränssnitt till ett tredimensionellt informationsutrymme där användarens huvud-, nack- och ögonrörelser kan tolkas som önskemål om att undersöka någon aspekt av utrymmet mer i detalj. I stället för traditionell virtuell verklighet (VR) kan användaren vara engagerad i den ”riktiga” verkligheten och bara ibland titta in i informationsrummet när ett specifikt behov kräver det.
Relaterad teknik
De tekniker som ingår i ubiquitous computing är lika varierande som dess tillämpningar. Många av dessa tekniker handlar dock om perifer teknik. Vi behöver motorer för att driva de förändringar i miljön som lugn databehandling kräver. Vi behöver huvudmonterade skärmar för vissa typer av bärbara gränssnitt. För de bärbara enheterna behöver vi lätta processorer med låg energiförbrukning och små batterier som kan försörja dem. Vissa typer av genomträngande tillämpningar – t.ex. de som finns i en vägtullstation eller ett smart hem – kan inte ha några begränsningar när det gäller storlek, effekt eller kommunikationsförmåga; för tillämpningar som kräver rörlighet gäller alla dessa begränsningar. För bärbara datorer finns det stora utmaningar när det gäller material för att väva in ledande kanaler i tyger. Vissa forskare håller på att utveckla tekniker för att generera ström från människokroppens normala handlingar, t.ex. hälens inverkan på marken när man går.
Det är intressant att notera att även om den grundläggande programmering som krävs för att bygga allmängiltiga tillämpningar är densamma som för andra tillämpningar, tenderar abstraktionerna att vara helt annorlunda. Gränssnittsmodaliteterna för skrivbordsdatorer är inte särskilt användbara i lugna och bärbara miljöer. En annan speciell egenskap hos lugna datorer är att deras effektivitet är beroende av en hel del resonemang för att kunna dra slutsatser om användarens önskemål. Till skillnad från datoranvändning på skrivbordet kan användaren inte bara skriva in eller använda musen för att ange sina kommandon – systemet måste räkna ut om användaren vill att ljuset ska sänkas en aning för att anpassa sig till hans/hennes humör. Tekniker för artificiell intelligens (AI) kommer alltså att hjälpa till här.
Ubiquitous computing tenderar att kräva en betydande infrastruktur. Beroende på behoven i en specifik tillämpning bör infrastrukturen omfatta förmågan för olika komponenter att kommunicera i trådbundna eller trådlösa nät; komponenterna bör kunna upptäcka varandras närvaro på samma sätt som de Java-baserade Jini-tjänsterna och andra registreringstjänster; komponenterna bör kunna förflytta sig fysiskt samtidigt som de behåller sin identitet och adress på samma sätt som i mobila IP-nät och trådlösa 3G-nät (tredje generationens trådlösa nät). En tillämpning kan kräva att deltagarna kan autentisera sig genom en infrastruktur för offentliga nycklar (PKI) eller att säkra betalningar kan göras genom SET, det säkra elektroniska transaktionsprotokollet. De exakta kraven på infrastrukturen kommer att variera beroende på applikationen, men i många fall kommer det sannolikt att behövas en bred kapacitet. Till exempel bör byggnader ha lokaliseringssensorer så att de kan upptäcka användarna, och användarnas bärbara datorer bör kunna kommunicera med byggnaderna och med andra användares datorer. Datorer i bilar bör kunna prata med datorer vid vägtullstationer och kunna betala för förmånen att passera genom stugan.
De flesta av de tekniker som krävs för allestädes närvarande datoranvändning finns redan och infrastrukturen sprider sig mer och mer för varje ögonblick. Även om det fortfarande är okänt exakt vilka former ubiquitous computing kommer att ta när det blir en kommersiell verklighet, kan vi vara säkra på att det kommer att bli något både utmanande och kreativt.
Se även Ergonomi; Mikrochip; Operativsystem; Användargränssnitt.
Munindar P. Singh
Bibliografi
Ishii, Hiroshi, Sandia Ren, and Phil Frei. ”Pinwheels: Visualisering av informationsflödet i ett arkitektoniskt rum”. In Proceedings of the Conference on Human Factors in Computing Systems, Seattle, Washington, March 31-April 5, 2001.
Schilit, Bill N., Norman I. Adams, Rich Gold, Karin Petersen, David Goldberg, John R. Ellis och Mark Weiser. ”En översikt över PARCTAB-experimentet om allmängiltig databehandling”. Roy Want.” IEEE Personal Communications 2, nr 6 (1995): 28-43.
Shenck, Nathan S. och Joseph A. Paradiso. ”Energy Scavenging with Shoe-Mounted Piezoelectrics”. IEEE Micro 21, nr. 3, maj/juni 2001.