‫کامپیوترهای قابل پوشیدن‬
‫‪Company‬‬
‫‪Company‬‬
‫‪Logo‬‬
‫‪Logo‬‬
‫‪WWW‬‬
‫@‬
‫@‬
‫ستاره ممیز‬
‫سیستم های توزیع شده ‪ -‬بهار ‪85‬‬
‫دانشکده مهندس ی کامپیوتر‬
‫دانشگاه صنعتی شریف‬
‫فهرست‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫تاریخچه‬
‫معرفی‬
‫کاربردها‬
‫سخت افزار‪ ،‬نرم افزار و تکنولوژی های الزم‬
‫تولید توان از انسان‬
‫آگاهی از شرایط زمینه‬
‫معماری های مختلف برای آگاهی از شرایط زمینه‬
‫بازی پترول و مدل کردن زمینه با ‪HMM‬‬
‫نتیجه گیری‬
‫‪2‬‬
‫تاریخچه‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫از ‪ mainframe‬ها تا کامپیوتر های قابل پوشیدن‬
‫‪ ‬سخت افزار به سمت کم شدن اندازه و زیاد شدن قابلیت‬
‫‪ ‬از ‪ mainframe‬ها به سمت مینی کامپیوترها‬
‫‪ ‬در اواسط دهه نود ظاهر شد‪.‬‬
‫‪ ‬قسمتهای تکنولوژیکی مختلف کامپیوترهای قابل پوشیدن تاریخچه طوالنی 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.‬‬
‫‪3‬‬
‫معرفی‬
‫‪‬‬
‫در جوالی ‪ 1996‬یک کارگاه به نام " پوشیدنیها در ‪ “2005‬برگزار 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
‫‪‬‬
‫تعریف استیو من‪:‬‬
‫‪ ‬حمل نمی شوند بلکه پوشیده می شوند به طوری که می توانند به عنوان بخش ی‬
‫از کاربر در نظر گرفته شوند‪.‬‬
‫‪ ‬به وسیله کاربر قابل کنترل هستند‬
‫‪ ‬در زمان ‪ real‬عمل می کنند‬
‫‪ ‬همیشه فعال است‬
‫‪ ‬قادر است که با کاربر در هر زمانی به صورت فعل وانفعالی ارتباط داشته باشد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫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.‬‬
‫‪4‬‬
‫دو 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
‫‪5‬‬
‫شرایط یک کامپیوتر قابل پوشیدن ایده آل‬
‫‪.1‬‬
‫ماندگار باشد و به صورت دائمی در دسترس باشد‬
‫‪.2‬‬
‫حس کردن و مدل کردن زمینه‬
‫‪ .3‬تکمیل کردن و میانجی گری‬
‫‪.4‬‬
‫فعل و انفعال یکپارچه‬
‫‪6‬‬
‫‪ Pervasiveness‬و ‪ubiquity‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ایده آل این است که کامپیوترهای قابل پوشیدن بتوانند با وسایل ‪ pervasive‬و‬
‫‪ ubiquitous‬تبادل اطالعات داشته باشند‪.‬‬
‫تصور کامپیوترهای ‪ ubiquitous‬که 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 ،‬الزم 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 عالوه بر اینکه جایگزین همه وسائلی می شوند که امروزه‬
‫برای کاربردهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند‪ ،‬حتی به عملکرد آنها می افزایند‪.‬‬
‫‪7‬‬
‫زمینه های کاربرد‬
‫‪‬‬
‫در ابتدا استفاده از کامپیوترهای قابل پوشیدن در سه گروه ایجاد عالقه کرد‪:‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬ارتش و‬
‫‪ ‬دانشگاهیان‬
‫صنعت ساخت و توزیع‬
‫‪‬‬
‫این عالقه به صورت عمده بوسیله بوئینگ‪ ،‬دارپا‪ ،‬و ام‪.‬آی‪.‬تی با ایجاد برنامه های‬
‫کاربردی در حوزه کارشان نشان داده شد‪.‬‬
‫‪8‬‬
‫صنعت‬
‫‪9‬‬
‫زمینه های کاربرد در صنعت‬
‫‪‬‬
‫در دسترس بودن سریع و دقیق اطالعات پیچیده برای کارکنان هر رشته‪ ،‬از اهداف‬
‫بسیاری از سازمانها است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬باید تماس چشمی با قطعه ای که رویش کار می کنند داشته باشند‬
‫‪ ‬امکان استفاده از یک صفحه نمایش که بر سر سوار شود و نقشه های فنی و روالهای‬
‫کارگران اکثرا مجبورند از هر دو دست خود در هنگام کار استفاده کنند‬
‫نگهداری آن ابزار خاص را پوشش دهد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬نشان دادن فیلمهای ویدئویی که روال مربوطه را شرح می دهند‬
‫‪ VuMan 3 ‬و ‪Navigator 2‬‬
‫به روز رسانی کارآمد رکوردهای نگهداری ابزار‪ ،‬هنگامی که روال آن طی می شود‬
‫‪10‬‬
‫زمینه های کاربرد در صنعت (ادامه)‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬کامپیوتر مورد نظر در دوره زمانی طوالنی باید راحت باشد‪: -‬‬
‫‪ ‬سبک باشد‬
‫‪ ‬ایجاد گرما نکند‬
‫‪ ‬حداقل سیم کش ی را داشته باشد‬
‫‪ ‬مثل ترمینالهای پردازشگر صدای قابل پوشیدن تاکمن ‪ Vocollect‬که باروری سیستم‬
‫کنترل انبارداری و صورت موجودی‬
‫را تا ‪ %60‬افزایش داد و دقت را به ‪ %99.99‬رساند و در عین حال زمان الزم برای آموزش‬
‫کارگران را کاهش داد‪.‬‬
‫‪11‬‬
‫ارتش‬
‫‪12‬‬
‫زمینه های کاربرد در ارتش‬
‫‪‬‬
‫در کنار فراهم کردن قابلیت هدایت و ارتباطات کنترلی می تواند دسترس ی به اطالعات‬
‫تاکتیکی را با تشخیص نیروهای دوست و دشمن امکان پذیر سازد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬به دنبال جنگ عراق یک بودجه ‪ 59‬میلیون دالری برای این مساله در نظر گرفته شد‪.‬‬
‫‪ ‬سربازی که به این چارچوب و حسگرها متصل می شود می تواند به داده هایی دسترس ی‬
‫استراتژی های بالقوه ای برای مقابله با سناریوهای خطرناک فراهم می کند‪.‬‬
‫داشته باشد که تصویر دقیقتری از آنچه پیرامونش در جریان است به او بدهد‪.‬‬
‫‪13‬‬
‫ً‪Quantum 3D Expedition‬‬
‫‪‬‬
‫از واقعیت افزوده استفاده می کند تا منابع آموزش ی‬
‫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 عالئم حیاتی در سربازان‬
‫مصدوم طراحی شده است که عالوه بر آن به صورت‬
‫اوتوماتیک در زمان واقعی زخم سرباز را کشف و‬
‫شناسایی می کند‪.‬‬
‫‪14‬‬
‫پزشکی و سالمت‬
‫‪15‬‬
‫زمینه های کاربرد در پزشکی‬
‫‪‬‬
‫کامپیوترهای قابل پوشیدن این پتانسیل را دارند که سالمت 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 سالمت در ابتدا برای اهداف نظامی با هدف تشخیص از راه‬
‫دور وضعیت فیزیکی سربازان میدان جنگ مطرح شد‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫زمینه های کاربرد در پزشکی (ادامه)‬
‫‪‬‬
‫حسگرها می توانند اطالعات مربوط به عملکرد قلب‪ ،‬ریه ها و سلسله عملیات گوارش ی 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 سالمت ‪WEALTHY‬و یا سیستم ‪GRID‬‬
‫‪17‬‬
‫فراهم 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 ‪ GPS‬بود 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.‬‬
‫‪18‬‬
‫فراهم کردن دستیار برای افرادی با نیازهای خاص (ادامه)‬
‫‪‬‬
‫پروژه ‪ PARREHA‬که 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.‬‬
‫‪19‬‬
‫دستیاران شخص ی‬
‫‪20‬‬
‫زمینه های کاربرد در دستیاران شخص ی‬
‫‪‬‬
‫مفهوم یک عامل ‪ ،‬یک فرآیند هوشمند یا نیمه هوشمند خوددار‪ ،‬می تواند روی یک‬
‫کامپیوتر میزی با توانایی باالیی کار کند بخصوص با اتصال به اینترنت‪ .‬یک عامل می‬
‫تواند اطالعاتی 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 ،‬عالیق و اولویتهای او را تشخیص دهد‪.‬‬
‫‪ ‬زمانی که زمینه کاربر‪ -‬جاییکه کاربر در آن قرار دارد؛ کاری که مشغول آن است ؛‬
‫احساس ی که دارد‪ -‬را به پایگاه دانش عامل اضافه کنیم‪ ،‬عامل این پتانسیل را خواهد‬
‫داشت که یک ابزار بی نظیر باشد‪.‬‬
‫‪21‬‬
‫زمینه های کاربرد در دستیاران شخص ی (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 اطالعات بهنگام بوسیله جستجو برای داده‬
‫مرتبط با مکان و فعالیت جاری طراحی شد که برای مثال به کارکنان یک سازمان اطالع‬
‫می دهد که فعالیت کنونی یا آینده کاربر ممکن است با کار دیگری مداخله داشته باشد‪.‬‬
‫و یک پایگاه داده خبره شخص ی از کاربران می سازد‪.‬‬
‫‪22‬‬
‫زمینه های کاربرد در دستیاران شخص ی (ادامه)‬
‫‪‬‬
‫سیستم ‪ DyPERS‬اطالعاتی راجع به نمایشهای موزه ها را ارائه می دهد‪ ،‬ولی به جای‬
‫مکان‪ ،‬از یک ماشین بصری برای کشف نقاش ی 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
‫اطالعات دیجیتالی شخص ی شده اضافه کرد‪.‬‬
‫‪23‬‬
‫سخت افزارها‪ ،‬نرم افزارها و تکنولوژی های کلیدی الزم‬
‫‪24‬‬
‫سخت افزار کامپیوترهای قابل پوشیدن‬
‫‪‬‬
‫طراحی های اولیه این کامپیوترها شامل اجزا زیر بود‪:‬‬
‫‪‬‬
‫ابزار خروجی‬
‫‪‬‬
‫ابزارهای ورودی‬
‫‪‬‬
‫قسمت پردازشگر‬
‫‪‬‬
‫قسمت ابزارهای ‪A2D‬‬
‫‪25‬‬
‫ابزار خروجی‬
‫‪‬‬
‫صفحه نمایش سوار شونده روی سر که می توان از میان آن اطراف را دید برای مسدود‬
‫نکردن انتقال اطالعات‪ ،‬که با صفحه ‪ LCD‬های مینیاتوری که روی عینک های‬
‫معمولی وصل می شدند امکان پذیر شد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫هدفون‬
‫‪26‬‬
‫ابزارهای ورودی‬
‫‪‬‬
‫ابزارهای متفاوتی که در بازار در دسترس هستند مثل ‪ twiddler‬که جایگزین کیبرد‬
‫های سنتی شده است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫دوربین های مینیاتوری برای ورود ویدئو‬
‫‪‬‬
‫میکروفون برای ورود صدا‬
‫‪27‬‬
‫قسمت پردازشگر‬
‫‪‬‬
‫شامل یک مادربرد‪ ،‬حافظه‪ ،‬پورتهای شبکه‪ ،‬محل ذخیره محلی و پورتهای ‪ . I/O‬دو روش‬
‫برای ساختن قسمت پردازشگر کامپیوترهای قابل پوشیدن وجود دارد‪ .‬روش اول شامل‬
‫استفاده از یک قسمت پردازش ی تنها مثل ‪ Compaq IPAQ PDA‬است که بیشتر‬
‫اجزا الزم را دارد‪ .‬روش دوم شامل شکستن قسمت پردازش ی به تعدادی بخش است که به‬
‫بدن پوشانده می شوند و توسط یک ‪ PAN‬شبکه شخص ی به هم مرتبط می شوند‪ .‬که‬
‫یکی از مثالهای آن کامپیوتر قابل پوشیدن ‪ MIT‬است‪.‬‬
‫‪28‬‬
‫قسمت ابزارهای ‪A2D‬‬
‫‪‬‬
‫عالوه بر ابزارهای ‪ I/O‬کامپیوترهای 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.‬‬
‫‪29‬‬
‫نرم 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 الزم است که به آنها اضافه‬
‫شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫زمینه که در آن یک برنامه خاص اجرا می شود برای این سیستمها مهم است‪.‬‬
‫‪30‬‬
‫برنامه های کاربردی تصویری شخص ی 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 ‪ VCR‬های 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.‬‬
‫‪31‬‬
‫چارچوب برنامه های کاربردی قابل پوشیدن‬
‫‪32‬‬
‫رساندن 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 ‪ netmeeting‬مایکروسافت 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.‬‬
‫‪33‬‬
‫کمک 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 مالقات باشد‪ ،‬بلکه می بایست بتواند بخشهای آزاد در فضای زمانی‬
‫فرد را زمانی که یک قرار مالقات ممکن است اتفاق افتد‪ ،‬پیشنهاد دهد‪.‬‬
‫‪34‬‬
‫کنترل از راه دور‬
‫‪‬‬
‫توانایی کنترل وسائل از راه دور بوسیله کامپیوترهای قابل پوشیدن مثل وسائل خانه‪ .‬این‬
‫امکان برای افرادی که بنا به دالیلی 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 باال می‬
‫برد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫‪ Tele_presence‬یکی 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.‬‬
‫‪35‬‬
‫شبکه 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.‬‬
‫‪36‬‬
‫واقعیت مجازی‬
‫‪‬‬
‫مثالهایی 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.‬‬
‫‪37‬‬
‫تکنولوژیهای 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 باال برای کامپیوترهای قابل پوشیدن در انرژی‬
‫انسان است‪.‬‬
‫‪‬‬
‫تبدیل متن به صدا و صدا به متن‬
‫‪‬‬
‫ابزارهای ورودی‪/‬خروجی قابل پوشیدن‬
‫‪‬‬
‫‪ kitty‬که 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
‫‪38‬‬
‫انرژی 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 ‪ PDA‬ها هم از لحاظ ظرفیت باتری‪ ،‬جریان خروجی و لزوم‬
‫دسترس ی داشتن به پریز برق برای شارژ مجدد‪ ،‬محدودیت هایی دارند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫گرچه‪ ،‬اگر انرژی بتواند بوسیله حرکات کاربر تولید شود‪ ،‬این مشکالت برطرف خواهد‬
‫شد‪.‬‬
‫‪39‬‬
‫مروری بر تعاریف مجموعه لغات و واحدها‬
‫‪‬‬
‫ژول واحد استاندارد انرژی ‪ :‬حاصل از اعمال نیروی یک نیوتونی در فاصله یک متر‬
‫‪‬‬
‫توان که معموال 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 ‪ 68‬کیلو گرم و‬
‫‪ %15‬چربی تقریبا معادل‬
‫‪0.15 (68 Kg) (1000g/1Kg)(38000J/1gfat)=390 MJ‬‬
‫انرژی ذخیره دارد‪.‬‬
‫‪40‬‬
‫حذف باتری توسط انرژی انسان‬
‫‪‬‬
‫بدن همچنین با نرخ باالیی انرژی مصرف می کند‪ ،‬معموال بین ‪ 70000‬و ‪ 1400000‬کالری‬
‫در هر ساعت‪ ،‬بسته به فعالیت‪ .‬در حقیقت یک قهرمان حرفه ای نزدیک ‪ 9.5‬میلیون‬
‫کالری در ساعت برای مدت کوتاه مصرف می کند و در مقایسه نرخ انرژی یا توان که در‬
‫خواب مصرف می شود ‪ 81‬وات 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 مشکالتی وجود دارد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫در ادامه تولید توان از نفس کشیدن‪ ،‬حرارت بدن‪ ،‬انتقال خون‪ ،‬حرکت بازو‪ ،‬تایپ‬
‫کردن و راه رفتن را بررس ی کنیم‪ .‬گرچه بعض ی از این ایده ها به نظر خیالی می آیند‪ ،‬هر‬
‫کدام مزیت های ویژه خود را دارند‬
‫‪41‬‬
‫حرارت بدن‬
‫‪‬‬
‫فرض کنیم بدن درجه حرارت نرمال دارد و در یک اتاق با دمای نسبتا پایین با دمای ‪ 20‬هستیم‪.‬‬
‫راندمان کارنوت به صورت زیر محاسبه می شود‪:‬‬
‫اگر محیط گرم تری را (‪ )27‬در نظر بگیریم راندمان تا حد زیر پایین می آید‪:‬‬
‫‪42‬‬
‫مشکالت‬
‫‪‬‬
‫کم 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
‫باال‪ ،‬خروجی به سمت صفر رود‪.‬‬
‫‪ ‬گردن معموال بهترین منطقه برای این کار است چون به رگهای اصلی دسترس ی داریم و‬
‫دستگاه به راحتی می تواند توسط کاربر برداشته شود‪ .‬گردن ‪ 15/1‬سطح بدن را که‬
‫همیشه گرم نگهداشته می شود را تشکیل می دهد‪ .‬با یک تخمین تقریبا ‪ 0.2‬تا ‪ 0.32‬وات‬
‫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 ‪ 0.96‬وات است‪.‬‬
‫‪43‬‬
‫تنفس‬
‫‪‬‬
‫یک انسان عادی ‪ 68‬کیلویی تقریبا ‪ 30‬لیتر در دقیقه نرخ دم دارد‪ .‬گرچه‪ ،‬فشار آن ‪ %2‬فشار‬
‫اتمسفر است‪ .‬بیشتر کردن تالش برای نفس کشیدن ممکن است تاثیرات فیزیولوژیکی معکوس ی را‬
‫موجب شود بنابراین فقط از بازدم برای تولید انرژی استفاده میشود‪ .‬توان در دسترس‪:‬‬
‫‪44‬‬
‫مشکالت‬
‫‪‬‬
‫در 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 باال بردن فشار تنفس با ماسک تنفس ی مثل هواپیما می تواند توان در دسترس را با‬
‫ضریب ‪ 2.5‬باال ببرد‪ ،‬ولی استرس زیادی در کاربر ایجاد میکند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫تحت کنترل آوردن انرژی از تنفس با ماسکهای تنفس ی 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.‬‬
‫‪45‬‬
‫فشار خون‬
‫‪‬‬
‫گرچه نیرو گرفتن الکترونیک ها با فشار خون به نظر غیر عملی می آید‪ ،‬اعداد کامال تعجب برانگیز‬
‫خواهند بود‪ .‬فرض می کنیم ‪ 100‬میلیمتر جیوه فشار خون باشد‪ ،‬و قلب در حال استراحت ‪60‬‬
‫ضربه در دقیقه بزند و ‪ 70‬میلیمتر حجم ضرب گذر خون از آئورت باشد‪ ،‬توان زیر تولید می شود‪:‬‬
‫‪46‬‬
‫مشکالت‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬با اضافه کردن یک توربین می توان بار روی قلب را افزایش داد که البته احتماال‬
‫گرچه این انرژی می تواند با دویدن دو برابر شود ولی تحت کنترل گرفتن آن مشکل است‪.‬‬
‫خطرناک خواهد بود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫گرچه‪ ،‬اگر فقط ‪ %2‬این 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.‬‬
‫‪47‬‬
‫حرکت دستها‬
‫‪‬‬
‫نواختن ویلن و تمیز کردن خانه ‪ 30 Kcal/hr‬مصرف می کنند‪ ،‬یا‬
‫‪‬‬
‫این محاسبات نشان می دهد که مقدار زیادی انرژی از یک کاربر فعال می توان بدست آورد‪.‬‬
‫‪48‬‬
‫راه رفتن‬
‫‪‬‬
‫راه رفتن فعالیتی است که بیش از سایر فعالیتهای بدن انرژی مصرف می کند‪ .‬در واقع یک فرد ‪68‬‬
‫کیلویی که ‪ 3.5‬مایل در ساعت یا دو قدم در ثانیه حرکت می کند ‪ 280‬کیلو 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
‫‪ %30‬نیرویی را که وزن بدن تولید می کند‪ ،‬به پاشنه پا وارد می کند‪ .‬بهر صورت محاسبه نیرویی که‬
‫با فرود آمدن پاشنه از فاصله ‪ 5‬سانتی متری ( فاصله عمودی تقریبی که پاشنه پا تا زمین دارد)‬
‫استفاده می شود‪ ،‬مشخص می شود که‬
‫‪49‬‬
‫حرکت 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 الزم است که ‪ 130‬گرم فشار‬
‫برای فشردن یک کلید به اندازه ‪ 1‬میلیمتر که برای ثبت شدن آن کافیست‪ ،‬وارد شود‪ .‬بنابراین‪:‬‬
‫‪50‬‬
‫مشکالت‬
‫‪‬‬
‫متاسفانه‪ ،‬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 اطالع 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.‬‬
‫‪51‬‬
‫اهمیت حس کردن زمینه‬
‫‪‬‬
‫در اکثر سیستم های کامپیوتری‪ ،‬ابزارهای ورودی برای گرفتن فرامین و اطالعات 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 شخص ی 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.‬‬
‫‪52‬‬
‫زمینه‬
‫‪‬‬
‫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.‬‬
‫‪53‬‬
‫معماری های معمول برای پشتیبانی آگاهی از زمینه‬
‫‪‬‬
‫‪:Cyberdesk ‬استفاده از زمینه اطالعاتی برای خودکار کردن اجتماع سرویس ها‬
‫‪:Savior ‬استفاده از زمینه اطالعاتی و فیزیکی برای پشتیبانی کاراتر از ارتباط فقط‬
‫‪:CyberGuide‬استفاده از مکان برای زمینه‬
‫صوتی‬
‫‪‬‬
‫کالس درس ‪2000‬‬
‫‪54‬‬
‫‪CyberGuide‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫پروژه 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 آتالنتا ساخته شده است ‪.‬‬
‫با حرکت کاربر محل او در نقشه به روز رسانی‬
‫می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫می توان به صورت صریح از نقشه در مورد‬
‫اطالعات اطراف پرسش کرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫تاریخچه ای از زمینه های طی شده توسط‬
‫کاربر‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫ضبط واکنش کاربر نسبت به محلها‬
‫پیشنهاد کردن محلهایی که احتماال مورد توجه‬
‫کاربر قرار خواهد گرفت‬
‫‪55‬‬
‫‪Cyberdesk‬‬
‫‪‬‬
‫از زمینه اطالعاتی استفاده می شود تا سرویس هایی که مورد نیاز کاربر است مجتمع‬
‫شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫زمینه اطالعاتی هر نوع ‪artifact‬ای مثل کلمات روی صفحه نمایش تا یک نقاش ی در‬
‫موزه است که کاربر به آن توجه می کند‪.‬‬
‫‪56‬‬
‫‪Savior‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬کاربر قادر خواهد بود که اطالعاتی را از اینترنت با استفاده از تلفن بازیابی کند‪.‬‬
‫‪ ‬فرمان صوتی کاربر تفسیر می شود و با استفاده از اطالعات مکان پیش بینی می کند که‬
‫آگاهی از شرایط زمینه و ارتباط فقط صوتی‬
‫کاربر چه اطالعاتی را احتماال درخواست خواهد کرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫از اطالعات زمینه ای به این صورت استفاده می شود که با استفاده از یک سیستم‬
‫تشخیص گفتار اطالعاتی که به کاربر رسیده را می فهمیم چون احتمال اینکه درخواست‬
‫اطالعات کاربر مربوط به چیزهایی باشد که اخیرا شنیده است زیاد است‪.‬‬
‫‪57‬‬
‫تشخیص اشیا مرتبط‬
‫‪‬‬
‫هنگامی که یک ش ی 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:‬‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬دید کامپیوتری‬
‫با شناسنده فرکانس رادیویی )‪(RFID‬‬
‫‪58‬‬
‫مزیت های دید کامپیوتری‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬برای فواصل و رنج های متفاوت تنظیم می شود‪.‬‬
‫‪ ‬مستقیم است‪.‬‬
‫‪ ‬تالش سیستم را برای‬
‫عدم نیاز به برچسب های گران قیمت‬
‫تشخیص بین اشیا بالقوه ای‬
‫که کاربر ممکن است در‬
‫طول روز ببیند به چند ش ی‬
‫که هم اکنون دیده‬
‫می شوند‪ ،‬کاهش می دهد‪.‬‬
‫‪59‬‬
‫‪Patrol‬‬
‫‪‬‬
‫تالش ی 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 مکش ی پالستیکی و تعداد کمی دارت بازی را آغاز می کند‪.‬‬
‫هیچ هدفی به غیر از تیراندازی به اعضا سایر تیمها وجود ندارد‬
‫‪60‬‬
‫ماشین‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬دو دوربین نیازمند یک جعبه کنترل دوربین هستند که با یک میکسر‬
‫حس کردن توسط دو دوربین سوار شونده روی سر‬
‫ویدئو و یک ‪ Hi_8 camcorder‬در کوله پشتی کاربر جاسازی شده‬
‫اند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫میکسر ویدئو چهار کانال ویدئو‬
‫را به یک سیگنال ‪NTSC‬‬
‫با نگاشت هر کانال روی یک چهارم‬
‫صفحه تبدیل می کند‪.‬‬
‫‪61‬‬
‫ماشین (ادامه)‬
‫‪‬‬
‫گرچه کشف خصوصیات در زمان واقعی با محاسبات روی بدن امکان پذیر است‪،‬‬
‫ولی این ویدئو برای اهداف بعدی آزمایشگاهی الزم است‪ .‬کوله پشتی حاصل بزرگتر از‬
‫آن است که برای یک کامپیوتر قابل پوشیدن روزمره استفاده شود ولی اجازه مانور‬
‫الزم برای سه ساعت پترول را می دهد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ورژن گسترش یافته ماشین هم اکنون در حال تست است‪ .‬در این سیستم‪ ،‬یک کاله‬
‫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.‬‬
‫‪62‬‬
‫محل‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫راهنمای ارزشمندی برای مشخص‬
‫کردن زمینه‬
‫درپترول تالش بر این است که مکان از‬
‫روی تصاویر گرفته شده توسط‬
‫دوربین های تعبیه شده روی کاله تعیین‬
‫شود‪.‬‬
‫محیط پترول شامل ‪ 14‬اتاق 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 تاالر ورودی‪ ،‬پله ها‪،‬‬
‫کالسهای درس که شباهتشان و دکور‬
‫شان عمل تشخیص را مشکل می کنند‪.‬‬
‫‪63‬‬
‫مدلهای مارکوف مخفی‬
‫‪‬‬
‫‪ ‬مارکوف های مخفی در مدل کردن رویدادهایی که دارای مشخصات متغیر در زمان‬
‫در تشخیص گفتار و اخیرا در تشخیص دست خط به کار می روند‪.‬‬
‫هستند استفاده می شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫خروجی تشخیص دهنده یک جریانی از رویدادها با زمان مهر است که می توانند نسبت‬
‫به یک جریان مرجع آموزش ی برای محاسبه خطا مقایسه شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫اجازه متناسب کردن مدل با وظیفه را می دهند‪.‬‬
‫‪64‬‬
‫توپولوژی‬
‫‪‬‬
‫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 ‪ HMM‬می تواند با تخمین تعداد حاالت (رویدادها) متفاوتی‬
‫که در هر یونیت کالس است مشخص شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫هر کالس را می توان با اجرای دوباره آزمایشات تست و آموزش ی روی توپولوژی های‬
‫مختلف به صورت تجربی میزان کرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫برای ساده کردن شرایط‪ ،‬یک توپولوژی ممکن است برای همه کالسها در نظر گرفته‬
‫شود‪.‬‬
‫‪65‬‬
‫گذر های پرش ی‬
‫‪66‬‬
‫پایه ریاض ی برای ارزیابی‪ ،‬تخمین و رمز گشایی‬
‫‪67‬‬
‫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 باالترین احتمال برای تشخیص انتخاب می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫مسئله تخمین به این موضوع می پردازد که ‪ λ‬را تنظیم کنیم که احتمال باال ماکسیمم‬
‫شود‬
‫‪68‬‬
‫آموزش یک شبکه ‪HMM‬‬
‫‪‬‬
‫وقتی که از یک ‪ HMM‬برای 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 ،‬اطالعات 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.‬‬
‫‪69‬‬
‫مدل کردن زمینه پترول با ‪HMM‬‬
‫‪‬‬
‫اتاق ها ممکن است نواحی مشخص یا روشنایی داشته باشند که بوسیله حاالت‬
‫‪ HMM‬می 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.‬‬
‫‪70‬‬
‫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 ‪ 12‬عنصری خواهیم داشت‬
‫‪71‬‬
‫مشخصات آزمایش‬
‫‪‬‬
‫در این آزمایش تقریبا ‪ 45‬دقیقه 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
‫آموزش ی 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 ‪ 24.5‬دقیقه از ویدئو‪ ،‬شامل ‪ 87‬تغییر 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 فرض ی کنونی‪ ،‬بعدی به حساب‬
‫می آیند‪ ،‬استفاده می شود‪ .‬و ‪ 19.3‬دقیقه ویدئوی مستقل که شامل ‪ 55‬تعویض اتاق‬
‫است برای تست استفاده شده است‪.‬‬
‫‪72‬‬
‫دقت‬
‫‪‬‬
‫که ‪ N‬تعداد 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 ‪ I‬تعداد گذرهایی از مناطق که به اشتباه‬
‫تشخیص داده شده اند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫ساده ترین راه برای تشخیص اتاق کنونی این است که کوچکترین فاصله اقلیدس ی بین یک بردار‬
‫خصیصه تست و میانگین بردار خصیصه های نمونه اتاقهای متفاوت موجود در مجموعه آموزش ی است‪.‬‬
‫در واقعیت‪ ،‬میانگین ‪ 200‬فریم 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 ‪ 600‬فریم است باید داده را چنان‬
‫صاف و هموار کنیم که طبقه بندی نتیجه شده با تغییرات اندک درفریم داده شده تغییر نکند‪.‬‬
‫‪73‬‬
‫توپولوژی مدل‬
‫‪‬‬
‫با استفاده از روش نزدیکترین همسایه‬
‫برای مقایسه‪ ،‬به سادگی می توان دید‬
‫که چگونه مدت زمان و خصوصیات‬
‫زمینه ای ‪ HMM‬تشخیص را بهبود‬
‫می بخشد‪ .‬آزمایش کردن مجموعه‬
‫تست مستقل نشان می دهد که بهترین‬
‫مدل یک ‪ HMM‬سه حالته است که‬
‫‪ %82‬دقت دارد‪.‬توپولوژی آن در شکل‬
‫نشان داده شده است‪ .‬در بعض ی موارد‬
‫دقت روی مجموعه آزمایش ی از دقت‬
‫روی مجموعه آموزش ی بیشتر می شود‪.‬‬
‫‪74‬‬
‫ارزیابی روش‬
‫‪‬‬
‫دقت 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 ‪ HMM‬سه 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
‫‪ HMM‬سه حالته با اختالف چند ثانیه در محدوده گذر درستی قرار می گیرد در حالیکه روش‬
‫نزدیکترین همسایه بین بسیاری فرض مردد است و نوسان می کند‪.‬‬
‫‪75‬‬
‫وظایف کاربر‬
‫‪‬‬
‫با معین کردن وظیفه کنونی کاربر‪ ،‬کامپیوتر می تواند به صورت فعاالنه با نمایش‬
‫اطالعات 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 بررس ی محیط به عنوان وظایفی‬
‫تلقی می شود که می توانند به صورت همزمان با وظایف قبلی اجرا شوند‪.‬‬
‫‪76‬‬
‫مشخصات آزمایش‬
‫‪‬‬
‫دو دقیقه از ویدئو برای این کالسها با دست برچسب گذاری شده است‪ .‬در این زمان‪ 13 ،‬هدف‬
‫گیری‪/‬شلیک و ‪ 6‬بارگذاری تفنگ و ‪ 10‬بار سایر فعالیتها انجام شده است‪ .‬این رویدادها به مجموعه‬
‫آموزش ی از هفت هدف گیری‪ 4 ،‬بارگذاری و سه سایر فعالیتها و بقیه در مجموعه آزمایش ی تقسیم شده‬
‫اند‪ 13 .‬تصویر مربوط به یک حرکت به صورت دلخواه از داده آموزش ی انتخاب شده اند و به ‪ 16‬تکه‬
‫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 ‪ 48‬خروجی از سیستم می‬
‫گیریم‪ :‬احتمال اینکه هر کدام از تکه تصاویر در گرید ویدئو داده شده با یکی از سه کالس فعالیت‬
‫هماهنگ باشند‪ .‬برای هر کالس یک ‪ 5 HMM‬حالته در نظر گرفته شده است و دنباله زمانی بردارهای‬
‫خصیصه از مجموعه آموزش ی برای آموزش مدل استفاده شده است‪ .‬در آخر‪ ،‬دنباله آزمایش ی به صورت‬
‫جداگانه اجرا شده و سیستم کالسهای محتملتر ان را بر می گرداند‪.‬‬
‫‪77‬‬
‫نتیجه‬
‫با 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 ‪ %86‬تشخیص داده می شوند‪ .‬حتی با اینکه کیفیت ویدئو پایین است‪ ،‬تفکیک‬
‫پذیری هم پایین است و نور متغیر به نظر می رسد که اطالعات 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.‬‬
‫‪78‬‬
‫استفاده 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.‬‬
‫‪‬‬
‫اطالعات 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 مثال‬
‫فقط یک ‪ X‬روی 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 اطالعات دهد تا‬
‫کاربر را برای دوباره پیوستن به تیم آماده کند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫مدل ساخته شده با ‪ HMM‬در باال برای سیستم محل می تواند برای پیش بینی نیز مورد استفاده قرار‬
‫گیرد‪ .‬برای مثال‪ ،‬کامپیوتر می تواند اهمیت اطالعات وارده را وزن دهی کند بسته به اینکه فکر می کند‬
‫بازیکن در مرحله بعد به کدام سمت حرکت می کند‪ .‬بعالوه‪ ،‬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.‬‬
‫‪79‬‬
‫روشهایی برای ارزیابی‬
‫‪‬‬
‫سیستم را پیاده سازی کنیم و یک سری آزمایش روی آن اجرا کنیم‪ .‬موفقیت با افزایش‬
‫شمار کشتگان‪ ،‬باال رفتن نرخ کشتن در برابر تلفات‪ ،‬و کم شدن تعداد شلیک به هم‬
‫تیمی اندازه گیری می شود‪.‬‬
‫‪‬‬
‫اطالعاتی را که سیستم ادراکی فراهم کرده است را شبیه سازی کرده و یک ابزار مناسب‬
‫برای نشان دادن اطالعات 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.‬‬
‫‪80‬‬
‫نتیجه گیری‬
‫‪‬‬
‫با اینکه هنوز این کامپیوترها مورد پذیرش عموم قرار نگرفته اند ولی تحقیق روی آنها‬
‫ادامه دارد تا بتوان مشکالتی که در سر راه آنهاست را حل کرد‪.‬‬
‫‪‬‬
‫کار با واسطهای کاربری باید به صورت راحتتری انجام شود و حسگر ها و پردازنده ها‬
‫کامال با پارچه لباسها مجتمع شوند‪.‬‬
‫‪‬‬
‫تنها زمانی این کامپیوترها فراگیر می شوند که مشکالت مطرح شده حل شده باشد‪.‬‬
‫‪81‬‬
References


“Wearable Computing: A Review”,by Cliff Randell,2005
“Wearable Computing: The future of computing”, by Melekam





“Human-powered wearable computing”, by T. Starner,1998
“Wearable Computing in Daily Life”, by Masahiko Tsukamoto,2004
“Visual Contextual Awareness in Wearable Computing”

“Reducing the Power Demands of Mobile Devices”, by Rajesh

“Inventing and Using Wearable Computing Devices for Data
Collection in Surveillance Environments, by Steve Mann, Jason Nolan
Tsegaye ,2003
byThad Starner,2000
“Wearable Computing: The future of computing”, by Melekam
Tsegaye,2003
Krishna Balan,2004
and Barry Wellman,2003

“Attention, Memory, and Wearable Interfaces”, by
Starner,2004
82
Thad E.
Thanks
83