Научные исследования в Intel - подробности о некоторых технологиях будущего

Мы уже привыкли пользоваться новейшими достижениями прогресса – технологиями и конечными продуктами, – порой даже не задумываясь, что лежит в их основе и какой долгий путь пришлось пройти разработчикам, чтобы эти продукты появились на свет. А ведь научные и прикладные исследования – этот тот фундамент, на котором зиждется вся современная технология. И без этих исследований – долгих и кропотливых, с массой тупиковых ответвлений – всего того, что нас сейчас окружает, видимо, не было бы и в помине. Именно поэтому современные производственные гиганты в сфере высоких технологий уделяют так много внимания научным и прикладным исследованиям, а наиболее прозорливые из них даже тратят на эти исследования миллиарды долларов ежегодно, имея собственные мощные научные коллективы и лаборатории и получая сотни и тысячи патентов ежегодно.

Среди компаний, которые наиболее влиятельны в мире научных и прикладных исследований в области полупроводниковой индустрии, компьютеров и коммуникаций, следует выделить корпорацию Intel, только исследовательский бюджет которой в 2005 году составит около 5 миллиардов долларов, а сама корпорация имеет уже 18 крупных исследовательских центров по всему миру, в которых работает несколько тысяч человек (это сравнимо с крупнейшими мировыми университетами). На мнение сотрудников этой корпорации частенько ориентируются многие партнеры и даже конкуренты, когда выбирают наиболее перспективные для своего бизнеса направления дальнейшего развития. И Intel уже многократно смогла подтвердить свое реноме «лидера мысли» в этой области, продвигая наиболее перспективные для будущих продуктов направления развития технологий.

Одной из главных «площадок», на которой Intel публично делится своими планами, результатами исследований и взглядами на будущее развития отрасли, являются Форумы Intel для разработчиков (Intel Developer Forum или просто IDF). И сейчас, когда до очередного IDF осталось около месяца, самое время взглянуть на то, с каким научным заделом корпорация подходит к очередной вехе своей истории. О некоторых из своих перспективных научных и прикладных исследований корпорация поведала в июне этого года на мероприятии под названием Intel Research Day, которое с недавних пор ежегодно проводится в штаб-квартире Intel в Санта-Кларе.

Proactive Computing

Так называемый Proactive Computing – это направление, активно развиваемое Intel в своих лабораториях в последние несколько лет. О нем рассказал Ганс Малдер, заместитель директора Intel Research.

Суть «проэктивного компьютинга» (сам термин можно перевести на русский как «упреждающие вычисления») состоит в том, что если в традиционной современной модели использования вычислительной техники мы даем компьютеру задание решить какую-то задачу и далее ждем ее решения (а компьютер, наоборот, ждет от нас постановки задачи и реакции на выданные результаты), то при proactive-вычислениях, которые должны стать одним из главных направлений использования компьютеров в будущем, компьютер будет сам предугадывать наши нужды и самостоятельно действовать в наших интересах. То есть компьютер (разумеется, в соответствии с поставленными ему задачами) будет анализировать текущую обстановку, производить упреждающие вычисления и предлагать нам те или иные варианты возможных дальнейших действий, а в ряде случаев даже будет действовать сам, освобождая нас от необходимости совершения рутинных процедур или помогая нашим действиям (например, в случае нашей неспособности их совершить). Проще говоря, если нынче компьютеры – это наши «рабы» (которые нам беспрекословно повинуются и терпеливо ждут наших указаний), то в будущем компьютеры станут нашими «дворецкими» (возможно, с определенной степенью строптивости), которые в определенной мере будут предугадывать нужды своих хозяев и даже навязывать им определенные действия в соответствии с существующими правилами «этикета» и «церемониала», а также руководствуясь принципами «заботы о нашем здоровье». :)

В данный момент мы не будем затрагивать «общечеловеческие» аспекты перехода на proacticve computing (как то «зависимость» от компьютеров или возможный вред от их чрезмерного «внимания»). Да и рано пока об это думать – ведь первые подходы только разрабатываются. Отметим лишь, что для осуществления proactive computing’а требуется целый комплекс мер.

Прежде всего, следует научить компьютер общаться напрямую с окружающим его и нас физическим миром. Для начала – хотя бы «чувствовать» этот мир в тех диапазонах «органов чувств», которыми обладаем мы сами (попутно отмечу, что наше восприятие мира отнюдь не исчерпывается традиционно известными пятью органами чувств – на самом деле, органов чувств у человека, как минимум, в несколько раз больше, и этим уже давно занимаются ведущие мировые ученые). Научить «чувствовать» компьютер могут, разумеется, разнообразные сенсоры, а чтобы эти «чувства» стали «всеобъемлющими», требуются мощные сенсорные сети, над развитием которых сейчас работают и в лабораториях Intel (сенсорные сети Intel – это тема для отдельного детального обзора, поэтому здесь мы этого коснемся лишь вскользь).

Сенсорные сети, состоящие из множества самостоятельных миниатюрных автономных устройств, обладающих возможностями беспроводной связи, будут способны самоорганизовываться в сети и взаимодействовать друг с другом и с «центром», обладая при этом внушительным запасом надежности системы как целого и гибкостью перестроения системы в зависимости от тех или иных потребностей.

И разумеется, для их обслуживания и поддержки требуется специальное мощное программное обеспечение, работоспособное на широком спектре платформ. Далее, это программное обеспечение должно будет уметь анализировать ситуацию и правильно обходиться с многочисленными «неопределенностями», неотъемлемо присущими физическому миру (то есть когда информации недостаточно для однозначного, логического принятия решения – с такими ситуациями человек сталкивается в своей жизни постоянно). Для этого будет использоваться статистическое моделирование и так называемые динамические Байесовы сети (dynamic Bayesian networks).

В соответствии с этим новые компьютерные системы будут способны не только принимать решения, но даже оперативно совершать какие-то необходимые действия (например, по защите безопасности и личности). И для этого компьютеры также должны оснащаться соответствующими средствами.

Кстати, в полном согласии с потребностями proactive computing развивается и современная компьютерная индустрия, постепенно «миниатюризируя», «персонализируя» и «коммуникатизируя» вычислительные ресурсы (см. слайд).

Хотя наряду с этой тенденцией для осуществления Proactive Computing потребуются новые мощные серверы, доступные широким слоям общества.

Последствия применения Proactive Computing обещают быть поистине огромными. Должна резко возрасти продуктивность использования ресурсов предприятий, улучшиться производительность труда сотрудников. Видимо, первыми примерами такого подхода станут внедряемые сейчас в некоторых компаниях сенсорные сети датчиков с радичастотной идентификацией (так называемые RFID), которые сделают индустриальные сети беспроводными, цифровыми и легко настраиваемыми/перестраиваемыми. На рисунке ниже показан пример применения новой сенсорной сети с RFID в крупном супермаркете.

А вообще Proactive Computing со временем окажет огромное влияние на всю нашу жизнь – от производства, дистрибуции и продаж до сельского хозяйства, окружающей нас природы, здравоохранения и даже нашего быта в домашних условиях.

В связи с этим в Intel даже выдвинули целое новое направление развития технологий – теперь наряду с цифровым домом и цифровым офисом корпорация развивает Digital Health – цифровые технологии заботы о здоровье! В это направление входят как сенсорные сети и proactive health, так и биотехнологии на базе кремниевых полупроводниковых технологий, исследование которых также активно развивается в Intel в последние годы.

PlanetLab

Примыкают к этому исследования в рамках так называемого проекта PlanetLab. Здесь на открытой основе развиваются коммуникационные и сетевые приложения, применимые в масштабах всей планеты.

Одним из характерных и популярный сейчас таких приложений является глобальная система доступа к контенту и вычислительным ресурсам по всему миру через беспроводные сети.

Предполагается, что служба PlanetLab будет доступна публично и круглосуточно и обладать повышенной надежностью связи и хранения/передачи данных.

Для этого используются и активно развиваются специальные сетевые сервисы.

PlanetLab рассматривается как базис для построения глобальной компьютерной сети нового поколения, называемой иначе Internet2.

Дальнодействующая Wi-Fi

Любопытны исследования, которые ведутся в Intel по увеличению дальности действия Wi-Fi-связи. Традиционно беспроводная связь по стандартам IEEE 802.11 предназначена для расстояний порядка нескольких десятков – максимум сотен метров. Однако при определенных условиях Wi-Fi-канал можно сделать дальнодействующим на 3-9 километров!

Это особенно актуально для сельской местности и труднодоступных поселков (впрочем, для дальней связи Intel активно занимается и более подходящим для этих целей стандартом Wi-MAX). Дело в том, что широкополосная Wi-Fi-связь, в принципе, способна обеспечить дальность передачи до 7 км при усилении 18 дБ и до 10 км при усилении 24 дБ. Однако при этом важным оказывается топология прохождения сигнала и специальная подгонка антенн при помощи анализатора спектра, компаса и системы GPS. Возможность такой дальней передачи уже была продемонстрирована в реальных условиях (см. фото выше).

Place Lab

Еще одним интересным направлением исследований является создание системы определения своего местоположения по близлежащим точкам доступа Wi-Fi. Эта система, получившая название Place Lab, разрабатывается не столько в противовес система глобального позиционирования GPS, сколько к ней в дополнение. Весьма дешевая (от «приемника» требуется оснащение лишь стандартным беспроводным интерфейсом 802.11, не требуется использование дорогого в общем-то оборудования GPS) и фактически программная, эта система позволяет определять свое местоположение с точностью до 1 метра внутри помещений и на улице (в кварталах, насыщенных точками беспроводного доступа). На предприятиях эта система позволит, например, улучшить определение RFID-датчиков и себя вокруг них, определить текущее местонахождение нужного сотрудника (если у него с собой есть PDA, оснащенный Wi-Fi), улучшить логистику.

Для идентификации себя на местности в рамках проекта Place Lab могут использоваться не только точки доступа Wi-Fi (они на карте выше отмечены красными кружочками), но также вышки GSM-связи (синие кружочки), фиксированные Bluetooth-приборы и пр. При совместном использовании Wi-Fi и GSM точность «наземного» позиционирования пока составляет 15-20 метров, но может быть улучшена. Использование пассивного сканирования точек доступа сохраняет приватность пользователя системы, а использование специально подготовленных карт позволяет осуществлять навигацию и выбор подходящего пути следования (как для GPS).

Diamond

Новый исследовательский проект Diamond направлен на то, чтобы оснастить устройства хранения данных собственными вычислительными возможностями с целью более эффективного выполнения некоторых операций поиска информации (domain-specifiс code) и более быстрого поиска между различными узлами хранения информации. Это может быть очень полезно при организации поисковых систем фото- и видеофрагментов и аналогичной более сложной, чем текстовая, информации (и будет актуально в высокоскоростных сетях нового поколения типа Internet2).

Пока что раскрывают не так уж много деталей этоо проекта, но несложно догадаться, что он увязан с некоторыми другими направлениями исследований Enterprise-сегмента в Intel и, видимо, скоро станет частью одной из «зубастых» (T’ s) технологий корпорации для продвижения своих продуктов на рынок (Intel I/O Acceleration Technology).

Personal Media Server

Разумеется, Intel не могла не коснуться и своих исследований в области так называемого Personal Media Server, прототип которого она уже демонстрировала некоторое время назад на IDF.

Основное предназначение этого прибора, внешне очень похожего на современные коммуникаторы (телефон, объединенный с карманным компьютером), в том, чтобы сделать обмен медиа-контентом гораздо более удобным, доступным и «мобильным», нежели сейчас. Не секрет, что современные коммуникаторы и мобильные телефоны активно оснащаются все новыми и новыми функциями. И что касается аппаратного обеспечения, то интеловский персональный медиа-сервер, в принципе (и это подтвердил сам докладчик), имеет почти ту же самую «железную» начинку, что и наиболее «продвинутые» современные коммуникаторы.

Основное различие заключается именно во встроенном программном обеспечении и концепции использования: интеловский «концепт-прибор» оснащен накопителем большой емкости и развитой беспроводной связью со многими другими устройствами, позволяет хранить много мультимедиа-файлов, записывать их при помощи встроенной камеры/микрофона (или из Интернета) и буквально нажатием одной кнопки транслировать (по беспроводному интерфейсу) на многие другие приборы и консоли пользователя – например, на ноутбук, аудиоцентр или домашний кинотеатр.

В доказательство докладчик отснял коммуникатором небольшой видеоролик в аудитории и тут же (буквально – нажатием пары кнопок на коммуникаторе) воспроизвел его на большом экране, где демонстрировалась презентация.

Personal Media Server также хорошо подходит для организации видеоконференций, в том числе, «на ходу».

Внутри Personal Media Server фактически содержит несколько ключевых серверных компонентов, которые и отличают его кардинально от персональных коммуникаторов – это файловый сервер, вэб-сервер, стриминг-сервер, ядро Linux и комплекс беспроводных средств связи.

В перспективе такой прибор также сможет выполнять ряд других функций – следить за здоровьем носящего его человека (и сообщать в госпиталь в случае необходимости), управлять контентом и трансляциями внутри цифрового дома или офиса, отслеживать показания сенсорной сети здания (например, системы безопасности дома) и в случае необходимости автоматически принимать меры (вспомним проактивный компьютинг), да и просто служить информационным киоском.

Intel утверждает, что за подобными приборами – наше будущее.

Этнографические исследования в Intel

Об этом принципиально новом направлении исследований Intel рассказал Тони Сальвадор ( Tony Salvador).

Дело в том, что различия в культуре и парадигмах человеческого общения побуждают разные нации и народы по-разному использовать одну и ту же вычислительную технику – например, персональные компьютеры. Более того, национальные особенности и уровень развития той или иной страны приводит к тому, что для более эффективного задействования информационных технологий требуется адаптировать аппаратное и программное обеспечение и даже целые модели их использования под конкретное общество. В свою очередь, вычислительная техника, адаптированная под конкретную среду, будет не только более удобна для использования в ней, но и будет пользоваться повышенным спросом – отчасти, именно поэтому этнографические исследования особенностей применения ИКТ различными нациями выгодны для такой крупнейшей коммерческой структуры, как Intel.

Для выявления наиболее существенных черт здесь используется дуальный подход – перспективы Emic и Etic. Emic означает взгляд изнутри общества на то, что наиболее важно для него и его экосистемы. Etic – это взгляд извне, что нового и наиболее полезного можно было бы привнести в данную экосистему (например, с точки зрения вычислительной техники). В результате таких теоретических и практических исследований создаются некие новые модели использования продуктов, на их основе изготавливаются прототипы будущих продуктов, которые затем проходят апробирование в реальных условиях, определяются необходимые коррекции и уже после этого создаются готовые адаптированные изделия.

Текущие этнографические исследования Intel проводятся в следующих регионах и странах: США, Китая, Индия, Индонезия, Южная Корея, Малайзия, Австралия, Венгрия, Чили, Эквадор, Боливия, Коста-Рика, Бразилия, Великобритания, Германия, Италия, Швеция, Норвегия, Ирландия, Испания, Марокко, Сингапур и даже Непал. Среди общественных институтов, задействованных при подобных исследованиях, фигурируют домашние хозяйства, малый, средний и большой бизнес, колледжи, общественные центры, мобильные структуры (широкий спектр), производство, фабрики, правительственные учреждения, общественный транспорт, автомобили, городские площади, бары и кафе, музеи, медицинские учреждений, спецструктуры и пр. Примерами подобных исследований могут служить следующие категории общественных отношений:

• Collective v. Individual Emphasis
• Extended Family v. Nuclear Households
• Small v. Larger Household Space
• Public v. Private Transport
• Blended Home & Work v. Separate/Distinct
• Public v. Private Spaces
• Collective v. Individual Incomes
• Informal v. Formal Markets
• Service v. Self reliance
• Conservation/Sharing v. Consumption/Own
• Limited infrastructure v. Surfeit of...
• Outside v. Inside.

В качестве одного из первых наглядных продуктов, появившихся в результате подобных исследований Intel, можно привести прототип «китайского обучающего домашнего компьютера» (China Home Learning PC).

По результатам исследований, как минимум 60 миллионов семей в Китае (представляете масштаб рынка?!) хотели бы приобрести компьютер для дома, но пока воздерживаются от этого шага, поскольку не совсем четко представляют, зачем он им нужен. 400 миллионов детей в Китае в возрасте до 18 лет нуждаются в обучении, в том числе, при помощи компьютера. Одним из основных направлений обучения является изучение китайского и английского языков, и в этом им может помочь компьютер, будучи специально спроектированным для этого. В результате таких исследований в Intel и родилась модель China Home Learning PC (на фото выше), ориентированная на нужды данной категории пользователей.

Прототип имеет ориентированный на пользователя дизайн, направленный на «погружение» в традиционную жизнь китайской семьи и образование. С этой целью концепт-компьютер имеет четко выраженные внешние признаки, позволяющие ему органически вписаться в обычную комнату средней китайской семьи, и эргономику в виде трансформера, наиболее подходящую для этой категории пользователей – то, что европейцам кажется (на вид) забавной пластмассовой детской игрушкой, для китайцев – скорее привлекательный и серьезный продукт (таковы особенности национального восприятия, которые учтены дизайнерами).

«Китайский домашний компьютер для обучения» имеет три ключевые особенности (см. рисунки). Во-первых, две трансформирующиеся друг в друга конфигурации взаимодействия с пользователем – традиционную с клавиатурой и мышью и более «мобильную» в виде «таблета» с сенсорным экраном.

Во-вторых, специальный ключ родительского контроля – при одном положении ключа это обычный персональный компьютер с Windows, а при другом – симпатичная «игрушечная» консоль с ограниченными «компьютерными» возможностями, но адаптированная для рисования иероглифов и прочих простых детских радостей (в последнем случае пользоваться компьютером предельно просто!). Переключение между этими «средами» происходит просто поворотом ключа, никаких перезагрузок ПК не требуется, а предыдущее состояние среды (запущенные программы, нарисованные изображения и пр.) сохраняется в неизменном виде, и к нему позднее можно легко вернуться, повернув ключ.

Наконец, в третьих, в графическом таблет-режиме компьютер способен помогать пользователю-ребенку (при помощи интерактивной интеллектуальной программы) самостоятельно изучать языки (китайский-мандарин и английский) и, что особенно важно, он следит за тем, чтобы ребенок учился правильно рисовать иероглифы, подсказывая ему, где он совершил ошибки при начертании (включая нужную последовательность нанесения штрихов стайлусом). Разумеется, со звуковым сопровождением.

Данный компьютер был представлен в Китае зимой этого года и уже получил премию China Industrial Design Award 2004 за отличное отражение китайского стиля жизни.

Среди других больших исследовательских проектов в рамках этнографических исследований в Intel можно отметить «модель информационного киоска» (для стран типа Индии, Пакистана и некоторых других арабских), где общение индивидуумов с общественными и правительственными организациями и получение информации удобно осуществлять через отдельные компьютерные «оазисы» в поселках, а информацию «скидывать» на мобильные телефоны,

а также увеличение в некоторых регионах информационной и «вербальной» (аудиоинформационной) роли мобильных телефонов, создание более «одомашненных» общественных мест, где пользователям было бы легче использовать информационные технологии, и так называемые метаполисы, когда люди связаны между собой (объединены) не местоположением или культурой, а используемыми информационными технологиями…

Вместо заключения

Как видим, было бы наивно и ошибочно думать, что ведущие мировые компании, занимающиеся разработкой и производством микросхем (процессоров, чипсетов, памяти) и программных продуктов (драйверов, компиляторов и многого другого), в своих научных исследованиях исходят исключительно из сиюминутных и «профильных» направлений – технологии производства и проектирования чипов, кибернетики и т.п. Хотя в этих «полупроводниковых» областях и сосредоточена б_о_льшая часть усилий корпораций ( Intel и других) – см., например, «Intel, 65 нанометров - предстартовый отсчет пошел...». Оказывается, что горизонты интересов Intel (и других ей подобных гигантов) лежат значительно шире и порой простираются в области, весьма опосредованно связанные с ее основной деятельностью, что помогает вовремя принять верные стратегические и тактические бизнес-решения, которые, в конечном счете, идут только на руку потребителю. И приведенные в этой статье примеры – это только небольшая часть научной и исследовательской работы, проводимой Intel в своих лабораториях и совместно с ведущими научными учреждениями по всему миру. С некоторыми другими важнейшими направлениями научных работ мы постараемся познакомить вас в наших будущих статьях и репортажах с IDF.