کامپیوترهای قابل پوشیدن

کامپیوترهای قابل پوشیدن

اسلاید 1: کامپیوترهای قابل پوشیدنستاره ممیز@WWWسیستم های توزیع شده - بهار 85دانشکده مهندسی کامپیوتردانشگاه صنعتی شریف

اسلاید 2: 2فهرستتاریخچهمعرفیکاربردهاسخت افزار، نرم افزار و تکنولوژی های لازمتولید توان از انسانآگاهی از شرایط زمینهمعماری های مختلف برای آگاهی از شرایط زمینهبازی پترول و مدل کردن زمینه با HMMنتیجه گیری

اسلاید 3: 3تاریخچهاز mainframe ها تا کامپیوتر های قابل پوشیدن سخت افزار به سمت کم شدن اندازه و زیاد شدن قابلیت از mainframe ها به سمت مینی کامپیوترهادر اواسط دهه نود ظاهر شد. قسمتهای تکنولوژیکی مختلف کامپیوترهای قابل پوشیدن تاریخچه طولانی دارند. در جهان واقع محدودیت هایی که به علت فاکتورهایی مثل عمر باطری، توان پردازنده، روشنی صفحه تصویر، شکل و همبندی شبکه تحمیل می شوند، باعث تاخیر در معرفی گسترده محاسبات پوشیدنی شده اند.

اسلاید 4: 4معرفی در جولای 1996 یک کارگاه به نام " پوشیدنیها در 2005“ برگزار شد که بانی آن مرکز پروژه های تحقیقاتی پیشرفته وزارت دفاع آمریکا بود.آنها کامپیوتر قابل پوشیدن را به صورت زیر تعریف کردند: ابزارهای جمع آوری و پخش داده که کاربر را قادر می کنند که به صورت کاراتری رفتار کند. این ابزار به وسیله کاربر در حین انجام وظایفش حمل یا پوشیده خواهد شد.تعریف استیو من:حمل نمی شوند بلکه پوشیده می شوند به طوری که می توانند به عنوان بخشی از کاربر در نظر گرفته شوند. به وسیله کاربر قابل کنترل هستنددر زمان real عمل می کنند همیشه فعال است قادر است که با کاربر در هر زمانی به صورت فعل وانفعالی ارتباط داشته باشد.

اسلاید 5: 5دو خاصیت اصلی ماندگاری : به صورت پیوسته در دسترس است و هنگامی که کاربر مشغول انجام سایر کارهایش است به صورت همزمان اجرا می شود. سازگاری : همان واسط ساخت یافته و همان عملکرد در هر شرایطی استفاده می شود

اسلاید 6: 6شرایط یک کامپیوتر قابل پوشیدن ایده آلماندگار باشد و به صورت دائمی در دسترس باشدحس کردن و مدل کردن زمینهتکمیل کردن و میانجی گریفعل و انفعال یکپارچه

اسلاید 7: 7Pervasiveness و ubiquity ایده آل این است که کامپیوترهای قابل پوشیدن بتوانند با وسایل pervasive و ubiquitous تبادل اطلاعات داشته باشند. تصور کامپیوترهای ubiquitous که همیشه به صورت شفاف و ناپیدا در دسترس هستند در مقاله معروف کامپیوترهای قرن 21ام مطرح شدند. کامپیوتر ها می بایست ابزارهای نامرئی باشند و نباید توجه کاربر را به خود مشغول کنند. کاربری که نیمتنه شامل کامپیوتر توکار را به تن دارد که صفحه نمایش آن با یک نگاه در دسترس است، لازم است که تنها نگاهی به صفحه نمایش بیندازد تا ببیند که نامه الکترونیکی جدیدی دارد. کاربر نباید نگران نسخه سیستم عامل نصب شده روی نیم تنه خود و یا حفره های امنیتی آن باشد. این مسائل باید به صورت ناپیدا توسط نرم افزاری که روی سخت افزار توکار اجرا می شود و دائما به اینترنت متصل است و خودش را به روز نگه می دارد حل شود.کامپیوترهای قابل پوشیدن علاوه بر اینکه جایگزین همه وسائلی می شوند که امروزه برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند، حتی به عملکرد آنها می افزایند.

اسلاید 8: 8زمینه های کاربرددر ابتدا استفاده از کامپیوترهای قابل پوشیدن در سه گروه ایجاد علاقه کرد:صنعت ساخت و توزیعارتش و دانشگاهیاناین علاقه به صورت عمده بوسیله بوئینگ، دارپا، و ام.آی.تی با ایجاد برنامه های کاربردی در حوزه کارشان نشان داده شد.

اسلاید 9: 9صنعت

اسلاید 10: 10زمینه های کاربرد در صنعتدر دسترس بودن سریع و دقیق اطلاعات پیچیده برای کارکنان هر رشته، از اهداف بسیاری از سازمانها است. کارگران اکثرا مجبورند از هر دو دست خود در هنگام کار استفاده کنند باید تماس چشمی با قطعه ای که رویش کار می کنند داشته باشندامکان استفاده از یک صفحه نمایش که بر سر سوار شود و نقشه های فنی و روالهای نگهداری آن ابزار خاص را پوشش دهد.به روز رسانی کارآمد رکوردهای نگهداری ابزار، هنگامی که روال آن طی می شودنشان دادن فیلمهای ویدئویی که روال مربوطه را شرح می دهند VuMan 3 و Navigator 2

اسلاید 11: 11زمینه های کاربرد در صنعت (ادامه)کنترل انبارداری و صورت موجودی کامپیوتر مورد نظر در دوره زمانی طولانی باید راحت باشد- : سبک باشد ایجاد گرما نکند حداقل سیم کشی را داشته باشد مثل ترمینالهای پردازشگر صدای قابل پوشیدن تاکمن Vocollect که باروری سیستم را تا 60% افزایش داد و دقت را به 99.99% رساند و در عین حال زمان لازم برای آموزش کارگران را کاهش داد.

اسلاید 12: 12ارتش

اسلاید 13: 13زمینه های کاربرد در ارتشدر کنار فراهم کردن قابلیت هدایت و ارتباطات کنترلی می تواند دسترسی به اطلاعات تاکتیکی را با تشخیص نیروهای دوست و دشمن امکان پذیر سازد.استراتژی های بالقوه ای برای مقابله با سناریوهای خطرناک فراهم می کند.به دنبال جنگ عراق یک بودجه 59 میلیون دلاری برای این مساله در نظر گرفته شد. سربازی که به این چارچوب و حسگرها متصل می شود می تواند به داده هایی دسترسی داشته باشد که تصویر دقیقتری از آنچه پیرامونش در جریان است به او بدهد.

اسلاید 14: 14ًQuantum 3D Expeditionاز واقعیت افزوده استفاده می کند تا منابع آموزشی به صورت کامپیوترهای قابل پوشیدن برای ارتش فراهم کند. با استفاده از شبیه سازی های دقیق از شرایط ساختگی، شامل شرایط بصری، صداهای محیط و فرمانهای صوتی یک آموزش کامل را برای سربازان ایجاد می کند. توانایی بازسازی شرایط خطرناک را ایجاد می کند. حسگری برای کنترل علائم حیاتی در سربازان مصدوم طراحی شده است که علاوه بر آن به صورت اوتوماتیک در زمان واقعی زخم سرباز را کشف و شناسایی می کند.

اسلاید 15: 15 پزشکی و سلامت

اسلاید 16: 16زمینه های کاربرد در پزشکیکامپیوترهای قابل پوشیدن این پتانسیل را دارند که سلامت کاربر را برای مثال در هنگام ورزش کردن کنترل کنند. پیشگیری و کشف بیماری در حین تشخیص و حتی درمان آن از جمله کارهایی است که می توان با این کامپیوترها به آن جامه عمل پوشاند. نمونه هایی از درمان برای مثال می تواند تزریق انسولین به بیمارا ن دیابتی باشد.برنامه های کاربردی کنترل سلامت در ابتدا برای اهداف نظامی با هدف تشخیص از راه دور وضعیت فیزیکی سربازان میدان جنگ مطرح شد.

اسلاید 17: 17زمینه های کاربرد در پزشکی (ادامه)حسگرها می توانند اطلاعات مربوط به عملکرد قلب، ریه ها و سلسله عملیات گوارشی را جمع آوری کرد و یا تغییرات الگوهای خواب یا صدا و یا سایر فعالیت ها و حرکات را تشخیص دهند.داده هم می تواند در زمان واقعی به وسیله یک اتصال بدون سیم دیده شود و هم بوسیله اینترنت برای تحلیل بارگذاری شود. سیستم کنترل سلامت WEALTHY و یا سیستم GRID

اسلاید 18: 18فراهم کردن دستیار برای افرادی با نیازهای خاص سیستم های زیادی برای راهنمایی کسانی که از لحاظ بینایی مشکل دارند ایجاد شده است. از مثالهای اولیه آن سیستم GPS بود که در دانشگاه سانتا باربارا کالیفرنیا ایجاد شد. طراحی آن که در ابتدا به صورت یک کوله پشتی حجیم بود اکنون به صورت یک سیستم با وزن چند پوند روی شانه ها نصب می شود.روش دیگری که در دانشگاه بریستول اتخاذ شد به این صورت بود که یک ویدئو زمان واقعی بوسیله یک دوربین که به بدن شخص پوشانده شده بود تصاویر اطراف شامل پیاده روها را تشخیص می داد و دسته بندی می کرد و بعد به صورت مناطقی با رنگهای کدبندی شده روی صفحه نمایش سوار شده روی سر آنها نشان می داد.

اسلاید 19: 19فراهم کردن دستیار برای افرادی با نیازهای خاص (ادامه)پروژه PARREHA که در دانشگاه آکسفورد انجام شد روی افرادی که از بیماری پارکینسون رنج می بردند کار می کرد. این بیماری ناتوانی در کنترل حرکات را بدنبال می آورد برای مثال راه رفتن به صورت طبیعی. این پروژه با قرار دادن یک سری اشارات بصری مجازی به صورت قسمتی از تصویر افزوده به واقعیت به بیماران کمک می کرد که به صورت طبیعی را بروند. به این صورت که روی صفحه نمایش سوار شده روی سر آنها راههای رنگی درخشانی را نشان میداد که به طرف کاربر حرکت می کردند به نحوی که کاربر احساس کند در یک تونل راه می رود.

اسلاید 20: 20 دستیاران شخصی

اسلاید 21: 21زمینه های کاربرد در دستیاران شخصیمفهوم یک عامل ، یک فرآیند هوشمند یا نیمه هوشمند خوددار، می تواند روی یک کامپیوتر میزی با توانایی بالایی کار کند بخصوص با اتصال به اینترنت. یک عامل می تواند اطلاعاتی جمع آوری کند و وظایفی با حداقل ورودی از طرف کاربر را به انجام برساند و سایر عاملها را جستجو کند و با آنها ارتباط برقرار کند. یک عامل اغلب این دانش را دارد که هویت کاربر، علایق و اولویتهای او را تشخیص دهد. زمانی که زمینه کاربر- جاییکه کاربر در آن قرار دارد؛ کاری که مشغول آن است ؛ احساسی که دارد- را به پایگاه دانش عامل اضافه کنیم، عامل این پتانسیل را خواهد داشت که یک ابزار بی نظیر باشد.

اسلاید 22: 22زمینه های کاربرد در دستیاران شخصی (ادامه)کامپیوترهای قابل پوشیدن عناصر ضروری این ابزار را فراهم خواهند کرد : قابلیت محاسبه، ارتباطات بی سیم و آگاهی از شرایط زمینه ای. مانند سایر کاربردها واسط کاربری مهمترین موضوع است و برای موفقیت یک برنامه کاربردی بر پایه عامل نقش بحرانی خواهند داشت. عامل یادآور به خصوص برای فراهم کردن اطلاعات بهنگام بوسیله جستجو برای داده مرتبط با مکان و فعالیت جاری طراحی شد که برای مثال به کارکنان یک سازمان اطلاع می دهد که فعالیت کنونی یا آینده کاربر ممکن است با کار دیگری مداخله داشته باشد. و یک پایگاه داده خبره شخصی از کاربران می سازد.

اسلاید 23: 23زمینه های کاربرد در دستیاران شخصی (ادامه)سیستم DyPERS اطلاعاتی راجع به نمایشهای موزه ها را ارائه می دهد، ولی به جای مکان، از یک ماشین بصری برای کشف نقاشی که کاربر به آن نگاه می کند استفاده می کند. برنامه های کاربردی بر پایه دوربین نیز به دنبال مکانهایی هستند که می توان به آنها اطلاعات دیجیتالی شخصی شده اضافه کرد.

اسلاید 24: 24 سخت افزارها، نرم افزارها و تکنولوژی های کلیدی لازم

اسلاید 25: 25سخت افزار کامپیوترهای قابل پوشیدن طراحی های اولیه این کامپیوترها شامل اجزا زیر بود:ابزار خروجیابزارهای ورودیقسمت پردازشگرقسمت ابزارهای A2D

اسلاید 26: 26ابزار خروجیصفحه نمایش سوار شونده روی سر که می توان از میان آن اطراف را دید برای مسدود نکردن انتقال اطلاعات، که با صفحه LCD های مینیاتوری که روی عینک های معمولی وصل می شدند امکان پذیر شد.هدفون

اسلاید 27: 27ابزارهای ورودیابزارهای متفاوتی که در بازار در دسترس هستند مثل twiddler که جایگزین کیبرد های سنتی شده است.دوربین های مینیاتوری برای ورود ویدئومیکروفون برای ورود صدا

اسلاید 28: 28قسمت پردازشگرشامل یک مادربرد، حافظه، پورتهای شبکه، محل ذخیره محلی و پورتهای I/O . دو روش برای ساختن قسمت پردازشگر کامپیوترهای قابل پوشیدن وجود دارد. روش اول شامل استفاده از یک قسمت پردازشی تنها مثل Compaq IPAQ PDA است که بیشتر اجزا لازم را دارد. روش دوم شامل شکستن قسمت پردازشی به تعدادی بخش است که به بدن پوشانده می شوند و توسط یک PAN شبکه شخصی به هم مرتبط می شوند. که یکی از مثالهای آن کامپیوتر قابل پوشیدن MIT است.

اسلاید 29: 29قسمت ابزارهای A2Dعلاوه بر ابزارهای I/O کامپیوترهای سنتی، وسائل مختلفی شامل بردهای تبدیل آنالوگ به دیجیتال برای حس کردن زمینه کاربر استفاده می شوند. برای مثال شرایط محیطی مثل دما یا حالت کاربر مثل حرکات.

اسلاید 30: 30نرم افزارهای کامپیوترهای قابل پوشیدن سیستم های نرم افزاری که روی کامپیوترهای کنونی استفاده می شوند، نمی توانند به راحتی روی یک سیستم پوشیدنی منتقل و استفاده شوند. برای مثال اگر برنامه های پراسس لغت بخواهند روی این سیستمها استفاده شوند، راههای جدیدی برای وارد کردن متن مثل تشخیص صوت لازم است که به آنها اضافه شوند. زمینه که در آن یک برنامه خاص اجرا می شود برای این سیستمها مهم است.

اسلاید 31: 31برنامه های کاربردی تصویری شخصی که در کامپیوترهای میزی نمونه ای برای آنها موجود نیست: با فیلتر کردن تصاویر گرفته شده از دوربینهای قابل پوشیدن، کاربر می تواند تجربیات تصویری متفاوتی از واقعیت داشته باشد، مانند چیزی که VCR های امروزی عرضه می کنند ولی با این تفاوت که روی صحنه های واقعی انجام میشود. فیلترهای ویدئویی همچنین می توانند برای کمک به افراد با بینایی کم مورد استفاده قرار گیرند. گرفتن و ضبط تصاویر روی یک فضای ذخیره سازی مشترک برای ایجاد یک استخر حافظه تصویری برای گروهی از انسانها. استفاده از ویدئو برای کمک به حافظه برای به یاد آوری رویدادهای گذشته.

اسلاید 32: 32 چارچوب برنامه های کاربردی قابل پوشیدن

اسلاید 33: 33رساندن پیغام برنامه های کاربردی پیغام رسانی، ارتباط دو طرفه ویدئویی و صوتی بین دو یا بیشتر کاربر و همچنین امکان فرستادن پیغامهای متنی زمانیکه ارتباط ویدئویی و صوتی مناسب نباشد برای مثال یکی از طرفین مشغول باشد، را شامل می شوند. برنامه های کنونی کامپیوترهای میزی مثل netmeeting مایکروسافت مثالهایی از این برنامه ها هستند. یک عملکرد مفید دیگر که می بایست بوسیله برنامه های پیغام رسانی ارائه شود، توانایی ضبط پیغامهای صوتی و تصویری است زمانی که فرد نمی تواند در یک ارتباط زنده شرکت کند.

اسلاید 34: 34کمک به حافظه اینها برنامه هایی هستند که اجازه ضبط و بازیابی هوشمند جریانهای داده ای متنی، صوتی و تصویری را می دهد. هوشمند به این معنی است که سیستم این توانایی را دارد که به صورت خودکار تشخیص دهد که چه زمانی، در پاسخ به یک رویداد، یک دنباله خاص از داده باید به حافظه آورده شود. برای مثال، یک تقویم نه تنها باید قادر به ذخیره زمان قرارهای ملاقات باشد، بلکه می بایست بتواند بخشهای آزاد در فضای زمانی فرد را زمانی که یک قرار ملاقات ممکن است اتفاق افتد، پیشنهاد دهد.

اسلاید 35: 35کنترل از راه دور توانایی کنترل وسائل از راه دور بوسیله کامپیوترهای قابل پوشیدن مثل وسائل خانه. این امکان برای افرادی که بنا به دلایلی قادر به حضور فیزیکی در محل نیستند مناسب است. حتی در یک خانه هم وقتی از روی صندلی راحتی وسایل اتاق دیگری را کنترل می کنیم به نظر راحت می رسد. برای افرادی که از ناتوانی فیزیکی رنج می برند، این موضوع کیفیت زندگیشان را بالا می برد. Tele_presence یکی دیگر از برنامه هایی است که در صنعت خیلی از آن استفاده می شود. برای مثال پزشکانی که از راه دور با بازوهای یک روبات بیمار را جراحی می کنند.

اسلاید 36: 36شبکه های فاقد عمومیت کامپیوترهای قابل پوشیدن می بایست این توانایی را به افراد بدهند که با یکدیگر بوسیله کامپیوترهایشان برای ارتباط در مناطق کوچک شبکه ایجاد کنند، بدون آنکه نیاز به یک ایستگاه مدیریت ارتباط مرکزی. دو خصوصیت مهم شبکه های فاقد عمومیت قابلیت خود پیکر بندی و کشف همسایه هاست.

اسلاید 37: 37واقعیت مجازیمثالهایی از برنامه هایی که در این دسته قرار می گیرند شامل غوطه وری در صوت و تصویر، شبیه سازی واقعیت و بازی های کامپیوتری است. با استفاده از یک صفحه نمایش سوار شونده روی سر و کامپیوتر قابل پوشیدن تجربه کاربر از سرگرمی های سنتی مثل بازیهای ویدئویی می تواند بهبود یابد.

اسلاید 38: 38تکنولوژیهای آینده که برای کامپیوترهای قابل پوشیدن مهم هستند کامپیوترهای قابل پوشیدن می بایست همیشه روشن باشند و به صورت پیوسته عمل کنند. پاسخ به نیاز انرژی با ماندگاری بالا برای کامپیوترهای قابل پوشیدن در انرژی انسان است.تبدیل متن به صدا و صدا به متن ابزارهای ورودی/خروجی قابل پوشیدن kitty که سیمهای مارپیچ شکلی هستند که دور انگشتان کاربر بسته می شوند و حرکات انگشتان را به عنوان ورودی استفاده می کنند. انواع دیگری از ابزارهای ورودی که کنترل کامپیوتر را با امواج مغزی امکان پذیر می کنند هنوز در مراحل اولیه تحقیق به سر می برند

اسلاید 39: 39انرژی انسانی برای کامپیوترهای قابل پوشیدن گرچه اندازه سخت افزارهای محاسباتی کوچک شده اند ولی سیستمهای تغدیه هنوز هم حجیم و نامناسب هستند.حتی لپتاپ های امروزی و PDA ها هم از لحاظ ظرفیت باتری، جریان خروجی و لزوم دسترسی داشتن به پریز برق برای شارژ مجدد، محدودیت هایی دارند. گرچه، اگر انرژی بتواند بوسیله حرکات کاربر تولید شود، این مشکلات برطرف خواهد شد.

اسلاید 40: 40مروری بر تعاریف مجموعه لغات و واحدها ژول واحد استاندارد انرژی : حاصل از اعمال نیروی یک نیوتونی در فاصله یک متر توان که معمولا با انرژی اشتباه گرفته می شود، نرخ زمان انجام کار است که با وات یا ژول به ثانیه اندازه گیری می شود. بدن انسان انبار عظیمی از انرژی است. برای مثال یک انسان با وزن 68 کیلو گرم و 15% چربی تقریبا معادل 0.15 (68 Kg) (1000g/1Kg)(38000J/1gfat)=390 MJ انرژی ذخیره دارد.

اسلاید 41: 41حذف باتری توسط انرژی انسانبدن همچنین با نرخ بالایی انرژی مصرف می کند، معمولا بین 70000 و 1400000 کالری در هر ساعت، بسته به فعالیت. در حقیقت یک قهرمان حرفه ای نزدیک 9.5 میلیون کالری در ساعت برای مدت کوتاه مصرف می کند و در مقایسه نرخ انرژی یا توان که در خواب مصرف می شود 81 وات است.اگر فقط قسمت کوچکی از این توان می توانست تحت کنترل در آید می توانستیم باتری را از زندگی حذف کنیم. گرچه، در استفاده، تبدیل و توزیع توان مشکلاتی وجود دارد.در ادامه تولید توان از نفس کشیدن، حرارت بدن، انتقال خون، حرکت بازو، تایپ کردن و راه رفتن را بررسی کنیم. گرچه بعضی از این ایده ها به نظر خیالی می آیند، هر کدام مزیت های ویژه خود را دارند

اسلاید 42: 42حرارت بدن فرض کنیم بدن درجه حرارت نرمال دارد و در یک اتاق با دمای نسبتا پایین با دمای 20 هستیم. راندمان کارنوت به صورت زیر محاسبه می شود: اگر محیط گرم تری را (27) در نظر بگیریم راندمان تا حد زیر پایین می آید:

اسلاید 43: 43مشکلاتکم شدن حرارت در منطقه ای از بدن که حرارت از آن تبادل می شود ممکن است که موجب شود جریان خون به آن منطقه کم شود. زمانی که سطح پوست با هوای سرد مواجه می شود، انقباض رگهای خونی در پوست اجازه می دهند که دمای آن به دمای واسط نزدیک شده تا تبادل حرارت کم شود. این موضوع، باعث می شود که منطقه ای که از آن گرما گرفته می شود به سردترین نقطه بدن تبدیل شود و طبق فرمول راندمان بالا، خروجی به سمت صفر رود.گردن معمولا بهترین منطقه برای این کار است چون به رگهای اصلی دسترسی داریم و دستگاه به راحتی می تواند توسط کاربر برداشته شود. گردن 15/1 سطح بدن را که همیشه گرم نگهداشته می شود را تشکیل می دهد. با یک تخمین تقریبا 0.2 تا 0.32 وات توان از یک گردن بند گرفته می شود. سر هم یک منبع گرمای مناسب برای برخی کاربردها است سطح سر تقریبا سه برابر سطح گردن است و بهینه توانی که می تواند ایجاد کند 0.96 وات است.

اسلاید 44: 44تنفس یک انسان عادی 68 کیلویی تقریبا 30 لیتر در دقیقه نرخ دم دارد. گرچه، فشار آن 2% فشار اتمسفر است. بیشتر کردن تلاش برای نفس کشیدن ممکن است تاثیرات فیزیولوژیکی معکوسی را موجب شود بنابراین فقط از بازدم برای تولید انرژی استفاده میشود. توان در دسترس:

اسلاید 45: 45مشکلاتدر حین خواب، نرخ تنفس و بر طبق آن توان ایجاد شده ممکن است به نصف برسد، در حالیکه افزایش فعالیت موجب افزایش نرخ تنفس میشود.اجبار بالا بردن فشار تنفس با ماسک تنفسی مثل هواپیما می تواند توان در دسترس را با ضریب 2.5 بالا ببرد، ولی استرس زیادی در کاربر ایجاد میکند. تحت کنترل آوردن انرژی از تنفس با ماسکهای تنفسی که اسباب زحمت کاربر می شود ممکن است. برای برخی از افراد مثل خلبانهای نیروی هوایی با فضانوردان یا افرادی که با مواد خطرزا کار میکنند، این ماسک ها از قبل استفاده می شود. روش دیگر تولید توان از تنفس این است که یک باند محکم دور قفسه سینه کاربر ببندیم.

اسلاید 46: 46فشار خون گرچه نیرو گرفتن الکترونیک ها با فشار خون به نظر غیر عملی می آید، اعداد کاملا تعجب برانگیز خواهند بود. فرض می کنیم 100 میلیمتر جیوه فشار خون باشد، و قلب در حال استراحت 60 ضربه در دقیقه بزند و 70 میلیمتر حجم ضرب گذر خون از آئورت باشد، توان زیر تولید می شود:

اسلاید 47: 47مشکلاتگرچه این انرژی می تواند با دویدن دو برابر شود ولی تحت کنترل گرفتن آن مشکل است. با اضافه کردن یک توربین می توان بار روی قلب را افزایش داد که البته احتمالا خطرناک خواهد بود. گرچه، اگر فقط 2% این توان تحت کنترل در آید، پردازنده های کم توان و حسگرها می توانند کار کنند. بنابراین، می توان پروتزها و حسگرهای پزشکی خود توان ساخت.

اسلاید 48: 48حرکت دستها نواختن ویلن و تمیز کردن خانه 30 Kcal/hr مصرف می کنند، یا این محاسبات نشان می دهد که مقدار زیادی انرژی از یک کاربر فعال می توان بدست آورد.

اسلاید 49: 49راه رفتن راه رفتن فعالیتی است که بیش از سایر فعالیتهای بدن انرژی مصرف می کند. در واقع یک فرد 68 کیلویی که 3.5 مایل در ساعت یا دو قدم در ثانیه حرکت می کند 280 کیلو کالری در ساعت یا 324 وات نیری استفاده می کند. با مقایسه آن با نرخ ایستادن یا قدم زدن که حداکثر مشخص می شود که حداکثر نیمی از این نیرو برای حرکت پاها استفاده می شود. هنگام راه رفتن، شخص بیش از 30% نیرویی را که وزن بدن تولید می کند، به پاشنه پا وارد می کند. بهر صورت محاسبه نیرویی که با فرود آمدن پاشنه از فاصله 5 سانتی متری ( فاصله عمودی تقریبی که پاشنه پا تا زمین دارد) استفاده می شود، مشخص می شود که

اسلاید 50: 50حرکت انگشتان کی برد به صورت پیوسته به عنوان اصلی ترین واسط وارد دهه جدید هم شده است. تایپ کردن می تواند به عنوان یک منبع انرژی عنوان شود. در یک کی برد یک دستی لازم است که 130 گرم فشار برای فشردن یک کلید به اندازه 1 میلیمتر که برای ثبت شدن آن کافیست، وارد شود. بنابراین:

اسلاید 51: 51مشکلاتمتاسفانه، هیچکدام نیروی پیوسته کافی برای نگهداری یک کامپیوتر سیار را برای ما فراهم نمی کنند، مخصوصا وقتی که کاربر به صورت پیوسته روی کیبرد تایپ نمی کند. گرچه، فشردن هر کلید آنقدر انرژی ایجاد می کند که کاراکتر خود را به نزدیکترین گیرنده اطلاع دهد. برای مثال، کی برد ممکن است یک آهن ربای دائمی در بنیاد خود داشته باشد. هر کلید هم یک سیم پیچ جاسازی شده دارد که وقتی حرکت کند تولید جریان می کند.

اسلاید 52: 52 اهمیت حس کردن زمینه در اکثر سیستم های کامپیوتری، ابزارهای ورودی برای گرفتن فرامین و اطلاعات به صورت مستقیم از کاربر استفاده می شوند. کامپیوترهای قابل پوشیدن این قابلیت را دارند که در یک محیط سیار هر دو زمینه محیطی و شخصی کاربر را پوشش دهند. این پتانسیل را دارند که همانگونه که کاربر می بیند، ببینند، همانگونه که کاربر می شنود، بشنوند و زندگی کاربر را به صورت شخص اول تجربه کنند.

اسلاید 53: 53زمینه با داشتن یک کاربر و مجموعه ای از اهداف، زمینه خصوصیاتی از محیط است که به صورت صریح برای اینکه ورودی سیستم باشند ساخته نشده اند یک برنامه کاربردی آگاه از شرایط زمینه ای سیستمی است که از زمینه استفاده می کند تا کار مفیدی را انجام دهد، مفید به معنی مربوط بودن با هدف، زیر هدف، اهداف مرتبط و یا اهداف آینده است.

اسلاید 54: 54معماری های معمول برای پشتیبانی آگاهی از زمینه CyberGuide:استفاده از مکان برای زمینهCyberdesk:استفاده از زمینه اطلاعاتی برای خودکار کردن اجتماع سرویس هاSavior:استفاده از زمینه اطلاعاتی و فیزیکی برای پشتیبانی کاراتر از ارتباط فقط صوتیکلاس درس 2000

اسلاید 55: 55CyberGuideپروژه با هدف استفاده از مکان و جهت حرکت به عنوان زمینه چند نمونه اولیه از آن که گشت های داخلی و خارجی را پشتیبانی می کنند .نمونه ای از گشت خارجی آن که برای ساختمانهای محلی آتلانتا ساخته شده است .با حرکت کاربر محل او در نقشه به روز رسانی می شود.می توان به صورت صریح از نقشه در مورد اطلاعات اطراف پرسش کرد. تاریخچه ای از زمینه های طی شده توسط کاربر ضبط واکنش کاربر نسبت به محلها پیشنهاد کردن محلهایی که احتمالا مورد توجه کاربر قرار خواهد گرفت

اسلاید 56: 56Cyberdeskاز زمینه اطلاعاتی استفاده می شود تا سرویس هایی که مورد نیاز کاربر است مجتمع شوند.زمینه اطلاعاتی هر نوع artifactای مثل کلمات روی صفحه نمایش تا یک نقاشی در موزه است که کاربر به آن توجه می کند.

اسلاید 57: 57Saviorآگاهی از شرایط زمینه و ارتباط فقط صوتی کاربر قادر خواهد بود که اطلاعاتی را از اینترنت با استفاده از تلفن بازیابی کند.فرمان صوتی کاربر تفسیر می شود و با استفاده از اطلاعات مکان پیش بینی می کند که کاربر چه اطلاعاتی را احتمالا درخواست خواهد کرد. از اطلاعات زمینه ای به این صورت استفاده می شود که با استفاده از یک سیستم تشخیص گفتار اطلاعاتی که به کاربر رسیده را می فهمیم چون احتمال اینکه درخواست اطلاعات کاربر مربوط به چیزهایی باشد که اخیرا شنیده است زیاد است.

اسلاید 58: 58تشخیص اشیا مرتبط هنگامی که یک شی به صورت یکتا برچسب گذاری می شود، کامپیوتر قابل پوشیدن کاربر می تواند متوجه حضور آن شود و مشخصات مجازی را به آن نسبت دهد. روشهای مختلف تشخیص:با شناسنده فرکانس رادیویی (RFID) دید کامپیوتری

اسلاید 59: 59مزیت های دید کامپیوتریعدم نیاز به برچسب های گران قیمت برای فواصل و رنج های متفاوت تنظیم می شود.مستقیم است.تلاش سیستم را برای تشخیص بین اشیا بالقوه ای که کاربر ممکن است در طول روز ببیند به چند شی که هم اکنون دیده می شوند، کاهش می دهد.

اسلاید 60: 60Patrol تلاشی است برای اینکه تکنیکهای آزمایشگاهی را در محیطهایی با قیدهای کمتر تست کنیم.راهی برای تست کردن قدرت تکنیکها و ماشین کامپیوترهای قابل پوشیدن برای سایر پروژه ها شرکت کنندگان به تیم هایی تقسیم می شوند که با هدبندهای رنگی مشخص می شوند. هر شرکت کننده با یک تفنگ مکشی پلاستیکی و تعداد کمی دارت بازی را آغاز می کند. هیچ هدفی به غیر از تیراندازی به اعضا سایر تیمها وجود ندارد

اسلاید 61: 61 ماشین حس کردن توسط دو دوربین سوار شونده روی سر دو دوربین نیازمند یک جعبه کنترل دوربین هستند که با یک میکسر ویدئو و یک Hi_8 camcorder در کوله پشتی کاربر جاسازی شده اند. میکسر ویدئو چهار کانال ویدئورا به یک سیگنال NTSC با نگاشت هر کانال روی یک چهارمصفحه تبدیل می کند.

اسلاید 62: 62 ماشین (ادامه) گرچه کشف خصوصیات در زمان واقعی با محاسبات روی بدن امکان پذیر است، ولی این ویدئو برای اهداف بعدی آزمایشگاهی لازم است. کوله پشتی حاصل بزرگتر از آن است که برای یک کامپیوتر قابل پوشیدن روزمره استفاده شود ولی اجازه مانور لازم برای سه ساعت پترول را می دهد.ورژن گسترش یافته ماشین هم اکنون در حال تست است. در این سیستم، یک کلاه یکسان به افراد هم تیم داده می شود. دو کانال صوتی هم به هر بازیکن داده می شود ولی با محیط کنونی که پر از امواج رادیویی است این سیستم نویز زیادی دارد.

اسلاید 63: 63 محل راهنمای ارزشمندی برای مشخص کردن زمینه درپترول تلاش بر این است که مکان از روی تصاویر گرفته شده توسط دوربین های تعبیه شده روی کلاه تعیین شود. محیط پترول شامل 14 اتاق است که به وسیله اهمیت استراتژیک شان برای بازیکنان مشخص می شوند. با توجه به قرار داد های بازی انتخاب می شوند. مناطق بازی شامل تالار ورودی، پله ها، کلاسهای درس که شباهتشان و دکور شان عمل تشخیص را مشکل می کنند.

اسلاید 64: 64مدلهای مارکوف مخفیدر تشخیص گفتار و اخیرا در تشخیص دست خط به کار می روند.مارکوف های مخفی در مدل کردن رویدادهایی که دارای مشخصات متغیر در زمان هستند استفاده می شوند. خروجی تشخیص دهنده یک جریانی از رویدادها با زمان مهر است که می توانند نسبت به یک جریان مرجع آموزشی برای محاسبه خطا مقایسه شوند. اجازه متناسب کردن مدل با وظیفه را می دهند.

اسلاید 65: 65توپولوژی یک فرآیند زمانی یک خصوصیت مارکوف را نشان می دهد اگر چگالی احتمال شرطی رویداد حاضر، با داشتن همه رویداد های کنونی و گذشته، فقط بستگی به jامین رویداد اخیر داشته باشد.توپولوژی ابتدایی برای یک HMM می تواند با تخمین تعداد حالات (رویدادها) متفاوتی که در هر یونیت کلاس است مشخص شود. هر کلاس را می توان با اجرای دوباره آزمایشات تست و آموزشی روی توپولوژی های مختلف به صورت تجربی میزان کرد. برای ساده کردن شرایط، یک توپولوژی ممکن است برای همه کلاسها در نظر گرفته شود.

اسلاید 66: 66گذر های پرشی

اسلاید 67: 67پایه ریاضی برای ارزیابی، تخمین و رمز گشایی

اسلاید 68: 68 اهمیت حس کردن زمینه مسئله ارزیابی این است که یک دنباله مشاهده و یک مدل داده میشود، و احتمال اینکه این دنباله توسط این مدل درست شده باشد درخواست می شود.اگر این موضوع بتواند برای همه مدلهای رقابت کننده برای یک دنباله محاسبه شود، مدلی با بالاترین احتمال برای تشخیص انتخاب می شود.مسئله تخمین به این موضوع می پردازد که λ را تنظیم کنیم که احتمال بالا ماکسیمم شود

اسلاید 69: 69آموزش یک شبکه HMM وقتی که از یک HMM برای تشخیص رشته ای از داده ها مثل گفتار پیوسته یا دست خط شکسته استفاده می شود، روشهای زیادی وجود دارد که می تواند زمینه را در آموزش و تشخیص وارد کرد. یک روش ساده مدل کردن زمینه در خود آموزش را نیز دارد. در حالیکه آموزش ابتدایی مدلها ممکن است روی قسمت بندی دستی باشد، آموزش جاسازی شده می تواند مدل را آموزش دهد.اغلب یک یونیت توسط یونیت جلویی و عقبی خود تاثیر می پذیرد. از آنجا که این موضوع می تواند سیستم های تشخیص دهنده یک یونیت مجزا را گیج کند، اطلاعات زمینه ای می تواند کمکی به شناخت کلی باشد. برای مثال اگر دو یونیت اغلب در کنار هم دیده می شوند، تشخیص دو یونیت به عنوان یک گروه می تواند سودمند باشد.

اسلاید 70: 70 مدل کردن زمینه پترول با HMM اتاق ها ممکن است نواحی مشخص یا روشنایی داشته باشند که بوسیله حالات HMM می توانند مدل شوند. مکان قبلی کاربر به ما کمک می کند که مکانهای کنونی محتملش را محدود کنیم. با مشاهده ویدئو و دانستن نقشه فیزیکی ساختمان، مسیرهای محتمل زیادی می توانند فرض شوند و محتملترین آنها بر حسب داده مشاهده شده انتخاب شود. دانش قبلی در مورد مدت زمان سپری شده در هر منطقه نیز می تواند برای وزن دهی به احتمال یک فرض استفاده شود. HMM به صورت کامل از این صفات استفاده خواهد کرد.

اسلاید 71: 71 مدل HMM میانگین رنگ سه تکه ویدئو برای ساخت یک بردار خصیصه در زمان واقعی استفاده می شود. یک تکه از قسمت تقریبا وسط تصویر دوربین روبه جلو برداشته میشود. میانگین قرمز، سبز، آبی و مقدار پیکسلهای روشنایی معین می شود و یک بردار چهار عنصری می سازد. این تکه با حرکت دائمی هد دستگاه تغییر می کند. تکه بعدی از دوربین رو به پایین و از قسمتی که جلوی بازیکن را نشان می دهد و خارج از رنج حرکات میانگین دست و پاست گرفته می شود. این تکه رنگ آمیزی زمین ها را نشان می دهد. در آخر، از آنجا که بینی همیشه نسبتا در همان محل دوربین رو به پایین است، یک تکه هم از بینی گرفته می شود. این تکه تغییر روشنایی را با حرکات بازیکن در اتاق مشخص می کند. با ترکیب کردن این تکه ها یک بردار خصیصه 12 عنصری خواهیم داشت

اسلاید 72: 72مشخصات آزمایشدر این آزمایش تقریبا 45 دقیقه از ویدئوی پترول تحلیل شده است. پردازش روی 10 فریم در ثانیه انجام شده است و فریم های گمشده به سادگی با تکرار آخرین بردار خصیصه پر شده اند. ویدئو به صورت دستی برچسب گذاری شده است تا پایگاه داده آموزشی و یک رونوشت مرجع برای پایگاه داده تست داشته باشیم. هر زمانی که بازیکن به یک منطقه جدید وارد می شود، شماره فریم ویدئو و اسم منطقه ضبط می شود. برای این آزمایش 24.5 دقیقه از ویدئو، شامل 87 تغییر منطقه برای آموزش HMM استفاده شده است. به عنوان قسمتی از آموزش یک گرامر آماری تولید شده است. این گرامر برای تست وزن دهی به اتاقهایی که نسبت به اتاق فرضی کنونی، بعدی به حساب می آیند، استفاده می شود. و 19.3 دقیقه ویدئوی مستقل که شامل 55 تعویض اتاق است برای تست استفاده شده است.

اسلاید 73: 73دقتکه N تعداد کل مناطق در مجموعه تست ، D تعداد تعویض مناطقی که کشف نشده است، S تعداد مناطقی است که به صورت اشتباه برچسب گذاری شده اند و I تعداد گذرهایی از مناطق که به اشتباه تشخیص داده شده اند.ساده ترین راه برای تشخیص اتاق کنونی این است که کوچکترین فاصله اقلیدسی بین یک بردار خصیصه تست و میانگین بردار خصیصه های نمونه اتاقهای متفاوت موجود در مجموعه آموزشی است. در واقعیت، میانگین 200 فریم ویدئو که یک نقطه داده شده را احاطه کرده اند با طبقه بندی اتاق مقایسه می شود. از آنجا که زمان میانگین بودن دریک منطقه تقریبا 600 فریم است باید داده را چنان صاف و هموار کنیم که طبقه بندی نتیجه شده با تغییرات اندک درفریم داده شده تغییر نکند.

اسلاید 74: 74توپولوژی مدلبا استفاده از روش نزدیکترین همسایه برای مقایسه، به سادگی می توان دید که چگونه مدت زمان و خصوصیات زمینه ای HMM تشخیص را بهبود می بخشد. آزمایش کردن مجموعه تست مستقل نشان می دهد که بهترین مدل یک HMM سه حالته است که 82% دقت دارد.توپولوژی آن در شکل نشان داده شده است. در بعضی موارد دقت روی مجموعه آزمایشی از دقت روی مجموعه آموزشی بیشتر می شود.

اسلاید 75: 75ارزیابی روشدقت یکی از راه های ارزیابی روشهاست. صفت مهم دیگر این است که سیستم چقدر خوب تشخیص می دهد که چه زمانی بازیکن وارد یک منطقه جدید شده است. شکل زیر HMM سه حالته و روش نزدیکترین همسایه را روی ویدئوی به صورت دستی برچسب گذاری شده مقایسه می کند. برای اتاقهای متفاوت با یک شناسه دو حرفی برای راحتی انتخاب شده است. همانطور که دیده می شود، سیستم HMM سه حالته با اختلاف چند ثانیه در محدوده گذر درستی قرار می گیرد در حالیکه روش نزدیکترین همسایه بین بسیاری فرض مردد است و نوسان می کند.

اسلاید 76: 76وظایف کاربر با معین کردن وظیفه کنونی کاربر، کامپیوتر می تواند به صورت فعالانه با نمایش اطلاعات به موقع یا رزرو کردن خودکار منابع مورد نیاز به کاربر کمک کند. گرچه، یک کامپیوتر قابل پوشیدن ممکن است نقش منفعلتری را بازی کند خیلی ساده مهم بودن وقفه های بالقوه مثل تلفن یا نامه الکترونیکی را مشخص کند. در سناریوی پترول، وظایف شامل هدفگیری، شلیک و بارگذاری مجدد تفنگ است. سایر فعالیتهای کاربرمثل ایستادن، راه رفتن و دویدن و بررسی محیط به عنوان وظایفی تلقی می شود که می توانند به صورت همزمان با وظایف قبلی اجرا شوند.

اسلاید 77: 77مشخصات آزمایشدو دقیقه از ویدئو برای این کلاسها با دست برچسب گذاری شده است. در این زمان، 13 هدف گیری/شلیک و 6 بارگذاری تفنگ و 10 بار سایر فعالیتها انجام شده است. این رویدادها به مجموعه آموزشی از هفت هدف گیری، 4 بارگذاری و سه سایر فعالیتها و بقیه در مجموعه آزمایشی تقسیم شده اند. 13 تصویر مربوط به یک حرکت به صورت دلخواه از داده آموزشی انتخاب شده اند و به 16 تکه تصویر گرفته شده از یک گرید چهار در چهار تقسیم شده اند. این تکه تصاویر از قسمتهایی از تصویر گرفته شده اند که دستهای بازیکن معلوم باشد. سپس برای هر فریم تحلیل شده 48 خروجی از سیستم می گیریم: احتمال اینکه هر کدام از تکه تصاویر در گرید ویدئو داده شده با یکی از سه کلاس فعالیت هماهنگ باشند. برای هر کلاس یک HMM 5 حالته در نظر گرفته شده است و دنباله زمانی بردارهای خصیصه از مجموعه آموزشی برای آموزش مدل استفاده شده است. در آخر، دنباله آزمایشی به صورت جداگانه اجرا شده و سیستم کلاسهای محتملتر ان را بر می گرداند.

اسلاید 78: 78نتیجهبا اینکه این سیستم به ویدئوی تحلیلی و رونوشت شده بیشتری از آنچه اکنون ممکن است احتیاج دارد، نتایج خوبی گرفته شده است. فعالیتهایی که به تنهایی انجام شده اند با دقت 86% تشخیص داده می شوند. حتی با اینکه کیفیت ویدئو پایین است، تفکیک پذیری هم پایین است و نور متغیر به نظر می رسد که اطلاعات مفیدی می توانند در طول بازی استخراج شوند. البته، روشهای دیگر برای طبقه بندی کارهای کاربر ممکن است استفاده شود. برای مثال، خود تفنگ می تواند با حسگرهایی تجهیز شود که جهت و اینکه آیا بارگذاری شده است یا نه را نشان دهد. گر چه، اینگونه روشها مختص به این کاربرد هستند و در زندگی روزمره عمومیت ندارند.

اسلاید 79: 79استفاده از زمینه پترول با استفاده از صفحه نمایش های روی سر، بازیکنان می توانند از محل هم خبر داشته باشند. اگر حرکات هدف گیری و بارگذاری برای یک بازیکن خاص تشخیص داده شود، کامپیوتر می تواند به صورت اوتوماتیک هم تیمی های نزدیک او را برای کمک خبر کند.اطلاعات زمینه ای می توانند به صورت زیرکانه تری مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال اگر کامپیوتر تشخیص داد که پوشنده او در میان یک زد و خورد است می بایست از همه وقفه ها جلوگیری کند و مثلا فقط یک X روی فردی که مورد هدف است در صفحه نمایش نشان داده شود. به صورت مشابه زمانی که کاربر در حالت احیا به سر می برد کامپیوتر می بایست تا آنجا که امکان دارد به او اطلاعات دهد تا کاربر را برای دوباره پیوستن به تیم آماده کند.مدل ساخته شده با HMM در بالا برای سیستم محل می تواند برای پیش بینی نیز مورد استفاده قرار گیرد. برای مثال، کامپیوتر می تواند اهمیت اطلاعات وارده را وزن دهی کند بسته به اینکه فکر می کند بازیکن در مرحله بعد به کدام سمت حرکت می کند. بعلاوه، اگر بازیکن مورد اصابت گلوله قرار گرفت کامپیوتر می تواند محل بعدی که دشمن به آن می رود را پیش بینی کرده و به بازیکنان تیم هشدار بدهد.

اسلاید 80: 80روشهایی برای ارزیابیسیستم را پیاده سازی کنیم و یک سری آزمایش روی آن اجرا کنیم. موفقیت با افزایش شمار کشتگان، بالا رفتن نرخ کشتن در برابر تلفات، و کم شدن تعداد شلیک به هم تیمی اندازه گیری می شود. اطلاعاتی را که سیستم ادراکی فراهم کرده است را شبیه سازی کرده و یک ابزار مناسب برای نشان دادن اطلاعات به کاربر بسازیم . یک روش برای این کار این است که از انتقال ویدئوی بی سیم همراه با کوله پشتی استفاده کنیم. به جای سوار کردن دوربینها روی بازیکنان می توان محیط را مجهز به دوربین کرد تا هر منطقه بازی را مشاهده کنیم.

اسلاید 81: 81نتیجه گیریبا اینکه هنوز این کامپیوترها مورد پذیرش عموم قرار نگرفته اند ولی تحقیق روی آنها ادامه دارد تا بتوان مشکلاتی که در سر راه آنهاست را حل کرد.کار با واسطهای کاربری باید به صورت راحتتری انجام شود و حسگر ها و پردازنده ها کاملا با پارچه لباسها مجتمع شوند.تنها زمانی این کامپیوترها فراگیر می شوند که مشکلات مطرح شده حل شده باشد.

اسلاید 82: 82References“Wearable Computing: A Review”,by Cliff Randell,2005“Wearable Computing: The future of computing”, by Melekam Tsegaye ,2003“Human-powered wearable computing”, by T. Starner,1998“Wearable Computing in Daily Life”, by Masahiko Tsukamoto,2004“Visual Contextual Awareness in Wearable Computing” byThad Starner,2000“Wearable Computing: The future of computing”, by Melekam Tsegaye,2003“Reducing the Power Demands of Mobile Devices”, by Rajesh Krishna Balan,2004“Inventing and Using Wearable Computing Devices for Data Collection in Surveillance Environments, by Steve Mann, Jason Nolan and Barry Wellman,2003“Attention, Memory, and Wearable Interfaces”, by Thad E. Starner,2004

اسلاید 83: 83Thank