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打造智能设备人机接口,手势操控受瞩目
发布时间:2018.11.27  浏览次数:

市场研究机构IHS的最新报告指出,如果我们以Google Trends来瞭解市场对“gesture sensing (手势感测)”的关注度,可以发现在2013年到2015年之间,该技术名词有相当明显的搜寻热度。事实上,一些具有平台制定实力的大厂,大约从2009年就已经开始布局手势感测技术;历经了数年的改进与时机的等待,约在2013年到2015年之间,一些相关的成果陆续浮现了出来,因此媒体、产业、供应链自然地在这段时间里表现了他们的兴趣。

“手势操控”基本上是以手势来做为人机接口的媒介,与语音、触控一样,都可以算是自然人机介面(natural user interface)的一种。当触控屏幕的使用冲击了既有的键盘、鼠标后,手势跟语音成为下一个受到关注的人机接口。终极人机接口可能是基于具有人工智能的机器,让使用者以自然语言交谈的方式进行,使用者根本无需做任何的学习,全凭机器背后的人工智能来了解使用者。

然而,人工智能不会在近期几年就成熟到可以应用到日常电子产品的程度;就算是有机会,相关的法律约束、道德问题都必然将引起社会的激烈讨论、甚至对立。比较接近目前实际的情况是:在触控屏幕成为新一代的人机接口之后,我们的电子产品、物联网、机器等设备,正在不断地安装传感器(sensors),这些传感器成为人机接口或是巨量资料(大数据)的基础;而后端的算法、甚至未来发展出来的人工智能,将会是这些设备真正具有“智慧”的关键。

IHS表示,手势操控受到一般使用者的关注可以从2006年问世的任天堂(Nintendo)游戏机Wii开始算起;到了2010年微软(Microsoft) Kinect诞生时,该技术算是达到了一个新的里程碑,因为这是第一次使用者可以徒手、不需仰赖任何控制器的方式与设备互动。从2013年第四季起,主流的家庭游戏机,包含Microsoft Xbox与Sony PlayStation,都可以支持徒手的手势操控;而当时Nintendo Wii U的人机接口相形之下已经显得过于传统。

英特尔(Intel)的RealSense经过连续两年在CES的展示后,终于在2015年正式安装到笔记本电脑等设备。不过,从目前手势操控本身的成熟度来看,手势操控的人机接口在性能与应用上,还未达到投射式电容在2007年时一开始就令人惊艳的地步。即使是能够达到,使用者行为的改变仍然需要时间,更何况在某些装置上,手势操控可能是一种辅助性的人机接口,而不是主要的接口。

IHS指出,手势操控跟触控屏幕不是存在一种取代的关系,这两个自然人机接口会有各自合适的使用情境。触控屏幕相当适合用于手机与平板电脑,同时也是主要而直觉的使用者接口,然而由于使用者已经可以碰触的到屏幕,所以手势操控就显得有些多余、或只是辅助性的目的。对一些使用者无法接触到屏幕的设备来说,手势操控就是相当合适的人机接口。

举例来说,智能电视可以通过具有屏幕的设备、或是机顶盒来达成,但是在这两者的使用情境下,使用者都需要与屏幕保持一定程度的距离,因此触控屏幕并不适合。相对而言,除非仍然坚持以遥控器的方式最为人机接口,否则徒手的手势操控势会是相当合适的方式。

一些新兴的沉浸式应用,像是扩增实境(augmented reality)、虚拟实境(virtual reality)等,装置本身不会有面积够大的屏幕方便操作,因此就其使用情境而言,手势操控会是相当合适的人机接口。

智能手表其实也有类似的难题,可穿戴设备比起移动设备更讲究穿戴的舒适性;即使可以作曲面屏幕,操作情境比起手机来说还是相当的不方便,这时手势操控跟触控屏幕彼此间就可以搭配、成为相辅相成的角色。Google在2015年为Android Wear发表了Wrist Gestures,正是利用内建的惯性MEMS传感器,让使用者可以转动手腕的简单方式来操作智能手表。

再者,未来许多以物联网为基础的智能家电(IoT-based home appliances)本身可能根本没有屏幕,或者仅有一个以指示功能信息为主的小型屏幕,除了集中到手机、机顶盒,通过语音操作外,手势操控也会是合适的人机接口。

例如Apple目前发表的HomeKit平台、搭配iPhone,已经逐渐让物联网的智能家电生态体系有更清楚的轮廓,而Apple早在2013年11月时也收购了PrimeSense、取得了手势操控技术,并且这两年间仍持续地巩固其专利。Google在2015年5月发表的Project Soli,更具创意;以雷达波反射的原理,将整个手势操控的功能缩小到一个长宽各小于1公分的单芯片中。

手势操控的技术可以有不同的功能范畴,因而影响传感器的设计。许多手机已经内建惯性MEMS传感器,因此可以利用来做一些简单的手势操控应用,例如:甩动手机来选取上一首或下一首音乐、甩动手机来玩掷骰子游戏、翻动手机以拒绝接听等等。同样地,近接传感器(proximity sensor)也可以用来做手势操控。不过,这些都不是手势操控传感器的真正潜力所在,只是因为传感器已经内建、加上应用软件的创意,才有了这些应用。 
具有深度图(3D depth map)能力的手势操控传感器将有机会在未来大放异彩。当传感器能够建构深度图时,除了具有手势操控能力外,同时也可以为装置带来“视觉”。例如:Intel的RealSense、第一代的Microsoft Kinect和目前的Project Tango都采用了类似的深度感测技术原理(structured light),但是延伸的加强与调整就可以扩充到不同的应用范畴。

RealSense强调手势操控、机器视觉,甚至虹膜辨识,Project Tango以特制的电脑视觉芯片来做环境空间辨识,而Kinect则是加强了全身骨骼节点的算法,让动作便是从手势拓展到全身。

经过数年的开发,手势操控作为人机接口,已经从研发、特殊应用阶段,逐渐往一般使用者可以经常看见的设备渗透。手势操控并不是要取代触控屏幕,而是以相关的传感器为基础,让手势可以如同触控屏幕般,成为另一个成熟的自然人机接口。

在具备“视觉”能力的传感器导入后,除了让设备具有判断使用者手势的能力外,也将让装置更具智能。IHS表示,我们确实是在为智能设备打造人机接口,但另一方面,我们也是在赋予“感官知觉”到这些设备上,这也是其智能化的关键。

转自:http://www.mems.me/Overview_201509/2273.html

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