Этот текст опубликован до 24 февраля 2022 года.

Еще недавно рынок мобильных технологий и в меру умных гаджетов был переполнен тачскринами. Казалось, в будущем тактильных контактов с устройствами у нас будет больше, чем с людьми. Однако из-за коронавируса тренд быстро сошел на нет. Большинство пользователей теперь стараются избегать прикосновений к любым поверхностям в общественных местах. Интерактивные экраны — не исключение: сегодня они скорее вызывают панику, чем симпатию. На их место приходят бесконтактные технологии. Сверхноваяе рассказывает, что это такое и как они устроены.

Большинство сегодняшних бесконтактных интерфейсов для города или дома — наследники игровой индустрии. Технологии распознавания движений, камеры глубины, воспринимающие трехмерное изображение, и инфракрасные камеры впервые нашли коммерческое применение в 2000-х благодаря Wii, Xbox, PlayStation и Kinect. Наработки игровой индустрии фактически положили начало новому безопасному офису. Сочетание искусственного интеллекта, разнообразных камер и множества датчиков дает огромный простор для фантазии инженеров и дизайнеров. 

Прежде чем перейти к технологическим прогнозам и разбору сложных комбинаций, давайте познакомимся с самыми распространенными из бесконтактных устройств и принципами их работы.

Распознавание движения и жестов

Согласно исследованию 2020 года, сейчас на рынке бесконтактных технологий лидируют датчики двух типов — инфракрасные и емкостные. Первые способны испускать и принимать тепловые волны. Они помогают определить, когда человек приближает руку к кнопке или интерактивной панели, поэтому их часто устанавливают в больницах и офисах, встраивают в умные выключатели света, мусорные баки, туалеты и двери. Емкостные сенсоры умеют преобразовывать параметры, в случае бесконтактных технологий — это обычно электрическая емкость. При приближении пальца, точнее – воды в нем, к датчику меняется значение относительной диэлектрической проницаемости, которая в свою очередь влияет на емкость устройства.

Эти два базовых сенсора часто комбинируют с различным камерами, программным обеспечением или нейросетями и получают на выходе довольно сложные технологии. Например, можно научить систему распознавать конкретные жесты или отслеживать движения руки. Первая задача решается гораздо проще, чем вторая. Чтобы определить, что показывает пользователь, компьютеру нужно всего лишь сравнить изображение, полученное с камеры, со снимками из базы данных и запустить вшитый в нее алгоритм при совпадении картинок. А чтобы понять, как перемещается рука, умная технология должна будет сначала «увидеть» кисть, затем нарисовать вокруг нее цифровую рамку, таким образом отделив фигуру от фона, и после этого фиксировать перемещение обрамленного объекта.

Словом, процесс куда более мудреный, чем простое нажатие кнопки. Пока такое взаимодействие с технологиями непривычно и для пользователей — необходимость нарисовать в воздухе какую-то фигуру так и навевает ассоциации с фантастикой, особенно с фильмами про волшебников. Компании пробуют по-разному облегчить и ускорить адаптацию к бесконтактным интерфейсам. Например, сингапурская студия Stuck Design разработала дизайн кнопки, которая при приближении руки имитирует процесс нажатия, хотя палец и не прикасается к панели. А в торговых центрах экспериментируют с «волшебными» зеркалами — интерактивная технология позволяет «примерить» вещь в цифровом отражении, а также получить про нее подробную информацию и подобрать комплект одежды, не прибегая к услугам стилиста. 

Компании Google и Ford используют технологию распознавания жестов, чтобы дать пользователям бесконтактный доступ к управлению экосистемой помещения или салона автомобиля. Например, взмахнув рукой, можно включить кондиционер, поднять жалюзи или активировать «дворники». Применение такой технологии нашли и в сфере безопасности: умные камеры учат распознавать условные сигналы опасности (допустим, поднятые вверх руки при вооруженном ограблении) и уведомлять о потенциальной угрозе охрану или полицию.

Конечно, программами для бесконтактных технологий занимаются в основном в IT-корпорациях. Поэтому какие именно данные собирает система, как их анализирует и использует, пользователь обычно не знает, а коллеги по индустрии могут только догадываться по косвенным признакам. Тем более приятно, когда в индустрии встречаются исключения: Intel выложила код своей программы Real Sense, помогающей умным гаджетам «видеть» окружающий мир, в открытый доступ, так что любой программист может свободно воспользоваться наработками компании.

Идентификация по голосу, лицу, глазам, зубам

Если интерактивные технологии в основном заставляли трудиться наши руки, то бесконтактные эксплуатируют практически все наше тело. Разработчики учат цифровые системы распознавать пользователя по голосу, лицу и даже зубам. 

Голосовые помощники вошли в нашу повседневность еще до пандемии, сейчас же этот рынок как никогда активно развивается, стимулируя расширение функционала гаджетов. Само собой, тут в ход идут глубинное обучение и искусственный интеллект. Программа раскладывает запись голоса на составляющие, анализирует высоту голоса, скорость речи, наличие специфического акцента. Кроме того, ИИ постепенно запоминает и то, как человек строит предложения, какие фразы чаще всего употребляет, какие интонации для него характерны. В итоге машина получает цифровой слепок речи конкретного пользователя. Однако у этой технологии есть очевидные ограничения: в шумных местах — то есть практически в любых общественных заведениях — машине будет куда сложнее понять и узнать нас.

В уже упоминавшемся волшебном зеркале в том числе используется система распознавания лиц — некоторые бренды предлагают потенциальным покупателям протестировать декоративную косметику, не нанося средство на кожу. А авиалинии The KLM Royal Dutch недавно запустили тестовую программу регистрации на рейс «по лицу» — достаточно подойти к умной камере, и вам уже не потребуется проходить через паспортный контроль и стоять в длинной очереди. 

Современные программы для распознавания лиц обладают очень высокой точностью — в теории до 99.97%. Самая важная информация для машины — это расположение и цвет глаз, а также их удаленность друг от друга. Плюс толщина губ. Если изменить свои черты с помощью защитного макияжа, компьютеру будет гораздо сложнее справиться со своей работой. Хотя обмануть машину становится все сложнее.

Тем временем ученые из SciFi-лаборатории Корнелла разработалипрототип гаджета, который способен установить личность человека по зубам. Пока устройство представляет собой далеко не самую симпатичную конструкцию, крепящуюся к ушам, однако в перспективе инженеры планируют уместить технологию в какой-нибудь маленький носимый гаджет — например, в аудиогарнитуру или очки. 

QR-коды 

Карантинные ограничения помогли QR-технологии вернуться из небытия. По данным сервиса Statista, 45.5% пользователей готовы просканировать QR-код, чтобы узнать информацию о товаре в торговом центре, и еще 43% без опаски пользуются технологией в ресторанах или барах. Последние вводят «цифру», постепенно отказываясь от бумажных меню. Тем, кто готов протестировать нововведение, часто предлагают скидки и купоны. Коды полюбили и в туристической индустрии: технология позволяет ускорить и упростить регистрацию клиентов, не прибегая к дорогостоящим компьютерным системам. Доступность и универсальность QR-технологии сделала ее также незаменимым помощником пограничных служб и городских органов управления. К примеру, в Китае коды разного цвета используются вместо пропусков, определяющих свободу передвижения граждан. Зеленый символизирует беспрепятственные перемещения, желтый сулит до недели самоизоляции, красный — двухнедельный принудительный карантин. В ряде других государств технологию используют для генерации туристических коронавирусных паспортов — например, такая система работает в Японии и на Гавайях. На Филиппинах же через QR-коды передают чек-листы для самостоятельной диагностики COVID-19. 

Бесконтактные платежи

Пожалуй, самая привычная технология из этого списка. Обмен информацией во время бесконтактных платежей происходит благодаря коротким радиоволнам. Такие транзакции могут осуществляться, только когда расстояние между считывающим устройством и картой очень небольшое. Считается, что этот способ денежных переводов безопаснее, чем считывание магнитной ленты. Разумеется, технология хороша и с точки зрения персональной гигиены: даже представители ВОЗ в разгар пандемии рекомендовали бесконтактные платежи — ведь мы не можем проследить перемещения купюр и не знаем, кто с ними взаимодействовал.

Будущее бесконтактных технологий 

Не сомневаемся, что вы уже неоднократно слышали про нейроинтерфейсы, позволяющие управлять устройствами непосредственно силой мысли. Тренд на бесконтактность делает такой подход еще более востребованным. И если раньше подобные системы требовали внедрения имплантов в мозг, то сейчас достаточно просто надеть специальный ободок на голову. Последние разработки уже позволяют человеку выводить на экране текст, воображая его, практически с такой же скоростью, как если бы фрагмент предстояло написать от руки. 

Набирает популярность и взаимодействие с голограммами — благо, теперь их можно делать трехмерными, а значит, и воспроизвести практически любой знакомый интерфейс. До кнопок не придется дотрагиваться, ведь можно «прикоснуться» к их подвешенной в воздухе проекции.

Обратная история тоже актуальна: лазерная система 3D-FLARE способна снять трехмерный отпечаток пальца, и для этого не понадобится по старинке опускать руку в чернила.

Активно развиваются и технологии считывания звуковых волн. К примеру, компания Sonarax научилась передавать информацию от одного устройства к другому, используя ультразвуковые частоты. А в Elliptic Labs за счет ультразвука определяют положение пользователя (или его руки) в пространстве. Потенциально это еще один способ управления машиной на расстоянии.