Кіріспе
Optacon (OPtical to TActile CONverter) – бұл электрмеханикалық құрылғы, ол көзі көрмейтін адамдарға Брайль әрпіне аудармаған баспа материалдарын оқуға мүмкіндік береді. Құрылғы екі бөліктен тұрады: пайдаланушы оқитын материалдың үстінен жүргізетін сканер және сөздерді саусақ ұштарында сезілетін дірілдерге айналдыратын саусақ төсеніші. Optacon-ды Стэнфорд университетінің электротехника профессоры Джон Линвилл ойлап тапты және Стэнфорд зерттеу институтының (қазір SRI International) зерттеушілерімен бірге жасады. Telesensory Systems 1971 жылдан 1996 жылы өндірісті тоқтатқанға дейін бұл құрылғыны өндірді. Меңгергеннен кейін тиімді болғанымен, құрылғы қымбатқа түсті және біліктілікке жету үшін көп сағаттық оқыту қажет болды. 2005 жылы TSI кенеттен жабылды. Қызметкерлер ғимараттан "шығарылды" және жинаған демалыс уақытынан, медициналық сақтандырудан және барлық әлеуметтік жеңілдіктерінен айырылды. Тұтынушылар жаңа құрылғы сатып ала алмады немесе ескі құрылғыларын жөндете алмады. Басқа компаниялар да кейбір жұмыстарды жүргізді, бірақ 2007 жылға дейін Optacon сияқты мүмкіндіктерге ие құрылғы жасалмады. Көптеген көзі көрмейтін адамдар бүгінгі күнге дейін өздерінің Optacon құрылғыларын пайдалануда. Optacon басқа ешбір құрылғы ұсынбайтын мүмкіндіктерді ұсынады, оның ішінде баспа бетін немесе компьютер экранын суреттер, шрифттер және арнайы мәтін орналасуымен бірге нақты көру мүмкіндігін қамтиды.
Сипаттама
Optacon – портативті магнитофонның шамасына жуық негізгі электрондық блоктан тұрады, ол жұқа кабель арқылы қаламсаптың шамасындағы камера модуліне қосылған (1-суретті қараңыз). Негізгі электрондық блок құрамында соқыр адамның көрсету саусағын қоятын «тактильді матрица» бар. Optacon қолданушысы камера модулін басылған мәтін жолы бойынша жылжытады, ал әріп аралығының көлеміндегі аймақтың бейнесі қосылыс кабелі арқылы негізгі электрондық блокқа жіберіледі. Негізгі электрондық блоктағы тактильді матрицада 24х6 өлшемді ұсақ металл таяқшалар бар, олардың әрқайсысы оған қосылған пьезоэлектрлік жапырақша арқылы жеке-жеке дірілдеуге қабілетті. Бейненің қара бөліктеріне сәйкес таяқшалар дірілдейді, осылайша камера модулі көріп тұрған әріптің тактильді бейнесі қалыптасады. Пайдаланушы линза модулін басылған мәтін жолы бойынша жылжытқанда, басылған әріптердің тактильді бейнелері пайдаланушының саусағы астындағы таяқшалар массиві бойынша жылжитынын сезінеді. Optacon құрамында тактильді матрица таяқшаларының дірілдеу қарқындылығын реттеуге арналған тұтқа, тактильді матрицадағы таяқшалардың дірілдеуін қосу үшін қажетті ақ пен қара арасындағы бейне шегін орнатуға арналған тұтқа және бейнелер ақ түсті фонда қара баспа ретінде немесе қара түсті фонда ақ баспа ретінде түсіндірілетінін анықтайтын қосқыш бар. Optacon қолданушысы және Детройт қаласындағы Оңалту институтының соқырларды оңалту қызметінің директоры Лайл Тьюм 1973 жылы Optacon туралы былай деді: «Ол соқыр адамдар үшін толыққанды жаңа әлемді ашады. Олар енді тек Брайль әрпімен жазылған материалдарды ғана оқып отыруға шектелмейді».
Тарих
Optacon-ды Стэнфорд университетінің электр техникасы кафедрасының профессоры Джон Линвилл жасады, ол кейіннен электр техникасы кафедрасының меңгерушісі болды. Optacon Стэнфорд зерттеу институтының (қазіргі SRI International) зерттеушілерімен бірлесіп әзірленді. Линвилл «Телесенсордың» негізін қалаушылардың бірі және «Телесенсор» кеңесінің төрағасы болды. Optacon-ды жасауға түрткі болған бастапқы себеп – Линвиллдің қызы Кенди (1952 жылы туған, 3 жасынан көзі көрмейтін). Optacon-ды пайдаланып, Кенди Стэнфордты бітіріп, PhD дәрежесін алды. Ол клиникалық психолог ретінде жұмыс істейді, сондықтан әкесі сияқты, ол баспасөзде «Др. Линвилл» деп аталады. 1962 жылы Швейцариядағы демалыс кезінде Линвилл Германиядағы IBM зертханасына сапар шекті, онда қағаз жолақтарына әріптерді басу үшін кішкентай «молотоктар» сияқты тізбек қолданатын жоғары жылдамдықты принтерді көрді. Ол: «Егер саусағыңызбен молотоктарды сезіне алсаңыз, әріптерді тани аласыз» деп ойлады. Цюрихке оралғанда, әйеліне және ұлы мен қызы Кендиге (көзі көрмейтін) айтты: «Балалар, менде керемет идея бар. Біз Кендиге әдеттегі басылған материалдарды оқуға мүмкіндік беретін нәрсе жасаймыз». Оның отбасы бұл ойға күлді, «Бұл ешқашан іске аспайды!» деді. Осылайша Optacon идеясы туды. Стэнфордқа оралғаннан кейін Линвилл аспиранттар Г. Дж. Алонзо және Джон Хиллмен бірге, Әскери-теңіз зерттеулер бюросының қолдауымен бұл идеяны одан әрі дамытты. Линвиллдің идеясының маңызды бөлігі – биморфтар деп аталатын дірілдейтін пьезоэлектрлік қамыстарды қолдану, олар екі өлшемді массивте штырғыларды қозғалтып, сезімдік суреттерді жасады. Дірілдейтін биморфтарды пайдалану идеясы бірнеше себепке байланысты маңызды болды: Пьезоэлектрлік биморфтардың жоғары қуат тиімділігі батареямен жұмыс істейтін оқу құралын жасауға мүмкіндік берді. Биморфтардың кішкентай өлшемі мен салмағы оларды тасымалдауға ыңғайлы етті. Кейінгі психофизикалық тәжірибелер ыңғайлы өлшемдегі биморфтардың резонансының маңындағы дірілдер сезімталдық үшін ең жақсы екенін көрсетті. 1964 жылы Линвилл патентке өтініш берді, ал 1966 жылдың қаңтар айында АҚШ-тың 3 229 387 нөмірімен патент берілді.
The high power efficiency of the piezoelectric bimorphs made a battery powered reading machine possible. The small size and weight of the bimorphs was also essential for portability. Later psychophysical experiments discovered that vibration around the resonance of conveniently sized bimorphs was optimum for the sense of touch. In 1964 Linvill applied for a patent, and U. S. Patent 3,229,387 was granted in January 1966.
Ерте тарих
Таңқаларлық жайт, 1913 жылы Англияда Эдмунд Эдвард Фурнье д’Альбе соқырларға арналған "оптофон" деп аталатын оқу машинасы құрастырды. Ол селен фотосенсорларын пайдаланып, қара түсті әріптерді анықтап, оны соқыр адамның түсінуі үшін дыбыстық сигналға айналдырды. Шамалы саны жасалған, көптеген адамдар үшін оқу өте баяу болды. Тактильді оптикалық сканерлеу құрылғысының идеясы 1915 жылға дейін жетеді, Фурнье д’Альбедің 1924 жылғы "Ай элементері" кітабында бұл туралы айтылған (бірақ жоққа шығарылған). Электромагниттермен қозғалтылатын темір штырғыларды қолданып, қараңғылық пен жарықты тактильді түрде жеткізуге арналған құрылғы ретінде сипатталған, мұндай құрылғының іске асу мүмкіндігі күмәнді болды және ол сол кезде бар болды ма деген сұрақ туды. Айта кетейік, 1943 жылы Ванневар Буш және Карил Хаскинс соғыс уақытындағы Ғылыми зерттеулер және даму кеңсесі жараланған ардагерлерге көмектесу үшін технологияларды дамытуға ресурстар жұмсады. Бателл институтына жақсартылған оптофонды жасау үшін қаржы бөлінді, ал Хаскинс зертханалары синтетикалық сөйлеуді оқу машинасына зерттеу жүргізуге қаржыландырылды. Бұл топ оқудың тым баяу болатынына көз жеткізгеннен кейін оптофон тәсілінен "күдіктенді". 1957 жылы АҚШ-тың Ардагерлер басқармасы, протездер және сезімдік көмек көрсету қызметі (PSAS), доктор Юджин Мерфи басшылығымен соқырларға арналған оқу машинасының жасалуын қаржыландыра бастады. Бұл жобаның жетекші зерттеушісі Ханс Маух, екінші дүниежүзілік соғыстан кейін АҚШ-қа әкелінген неміс ғалымы болды. (Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Маух Германияның Әуе министрлігінде V 1 зымырасын әзірлеу тобының құрамында жұмыс істеді.) Маух "оптофон" сияқты шығысы, "сөйлеу" сияқты дыбыс шығысы және синтетикалық сөйлеу шығысы бар оқу машиналарымен айналысты. Оптаконның дамуымен бәсекелесе алатын жалғыз құрылғы - Stereotoner, негізінен жақсартылған оптофон болды. Stereotoner дизайнында пайдаланушы мәтін жолы бойынша фотосенсорлардың тік массивін жылжытатын еді. Әрбір фотосенсор өзінің сигналын әртүрлі жиілікке орнатылған аудио осцилляторға жіберетін, жоғарғы фотосенсор ең жоғары жиілікті, ал төменгі фотосенсор ең төменгі жиілікті басқаратын еді. Содан кейін пайдаланушы әріптерді анықтауға болатын дыбыстар мен аккордтарды еститін еді. Бастапқыда Линвилл Optacon соқыр адамдар үшін жасалған жалғыз оқу машинасы емес екенін білмеді. Алайда, 1961 жылы Джеймс Блис МТИ-ден SRI-ға оралды, онда ол соқырлық мәселелерін шешу үшін технологияны қолдану бойынша жұмыс істейтін топта докторлық диссертация қорғады. Блис тактильдік сезім туралы негізгі зерттеулерге қызығушылық танытты, оны қалай пайдалануға болатынын жақсырақ түсіну үшін. MIT-де Блис соқырларға арналған оқу машиналары бойынша жүргізіліп жатқан зерттеулер мен әзірлемелерді, сондай-ақ зерттеушілер мен қаржыландыру агенттіктерін білді. SRI-да Блис тактильді зерттеулері үшін Қорғаныс министрлігінен және НАСА-дан қаржы алды, олар ұшқыштар мен астронавттар үшін тактильді дисплейлерге қызығушылық танытты. Бұл оған кішкентай компьютер алуға және зерттеу мақсатында жасаған жүздеген тактильді стимуляторларды басқаруға арналған бағдарламалық қамтамасыз етуді жасауға мүмкіндік берді. Бұл тактильді стимуляторлар шағын ауа ағындары болды, олар зерттеу үшін өте ыңғайлы болды, өйткені олардың орналасуы мен арақашықтығын оңай өзгертуге болады және терімен байланыс әрқашан қамтамасыз етілді. Блис зерттеушілердің өзінің ауа ағыны стимуляторлары массивіне берілген динамикалық үлгілерді қаншалықты жақсы тани алатынын зерттеді.
Optacon ғылыми-зерттеу және әзірлеуді қаржыландыру
Линвилл мен Блис Линвиллдің оқу машинасы туралы көзқарасын іске асыру үшін күш біріктіруді шешкеннен кейін, олар бұрынғыдай Қорғаныс министрлігі мен НАСА мақсаттарына емес, осы мақсатқа қаржыландыру алуы керек екені анық болды. Бастапқыда Блисс доктор Мерфиге барып қалуды ұсынды, себебі ол сол кезде оқу машинасына қаржылай қолдау көрсетудің жалғыз белсенді мемлекеттік көзі болатын. Бірақ Блис «Оптофонға ұқсас» оқу машиналары бойынша жүргізілген зерттеулердің «түзілген аударма» тәсіліне деген жағымсыз көзқарасты тудырғанын білді, себебі оқу жылдамдығы өте төмен болған. Бұл жағымсыз көзқарасқа қарсы тұру үшін Блисс SRI компьютерін Нью-Йорк қаласындағы Таймс-сквердегідей жылжымалы лентамен мәтінді көрсетуге бағдарламалады, бұл мәтін оның ауа сорғысымен стимуляциялық массивінде де, Стэнфордтың биморф массивінде де көрсетілді. Линвиллдің соқыр қызы Кенди осылай ұсынылған мәтінді оқып үйренуге тырысты. Бірнеше сағаттық жаттығудан және тәжірибеден кейін Кенди минутына 30 сөзден астам оқыды. Блис пен Линвилл бұл компьютерлік сынақты олар әзірлемек болған оқу машинасының дұрыс симуляциясы деп санады. Олардың пікірінше, Кендидің қысқа мерзімде минутына 30 сөз оқуы, егер мұндай оқу машинасы жасалса, ол пайдалы болады дегенді көрсетеді. Олар оқу жылдамдығының жоғарғы шегін білмейді, бірақ Брайльмен оқудың әдеттегі жылдамдығындай, минутына 100 сөз оқуға қол жеткізе алады деп үміттенді. Осы нәтижеге қол жеткізген Блисс пен Линвилл доктор Мерфимен Вашингтонда кездесуге уақыт алды. Кездесудің басы жақсы өтті, доктор Мерфи жобаны қаржыландыруға өте оңтайлы көрінді. Бірақ Мерфи Линвиллдің патентін Ардагерлер басқармасына беруі керектігін айтты. Линвилл бас тартты, соның салдарынан кездесу күрт аяқталды. Алайда, бұл бас тарту сәтті болып шықты. Білім беру басқармасын Линвиллдің Белл зертханасында жұмыс істеген кезіндегі әріптесі басқарды. Соқырларға оқуға көмектесетін құралды әзірлеу олардың миссиясына өте маңызды болды, себебі соқыр оқушыларға оқу материалдарын ұсыну маңызды мәселе еді. Линвилл Оптакон идеясын Білім беру басқармасына ұсынды және ол ынтамен қабылданды. Бұл 4 жыл ішінде 1970 жылғы доллармен 1,8 миллион доллардан астам қаржыландыруға әкелді, бұл Ардагерлер басқармасынан алуға болатыннан әлдеқайда көп. Осындай жоғары қаржыландыру Optacon-ның кішігірім өлшемін қамтамасыз ететін арнайы интегралдық схемаларды әзірлеу үшін қажет болды, бұл оның сәттілігі үшін маңызды еді. Optacon жобасы сонымен қатар Стэнфордқа интегралдық схемаларды құруға көмектесті, нәтижесінде MIT инженерлік факультетінің деканы Стэнфордтың интегралдық схемаларды зерттеуде Оптаконның арқасында көшбасшылыққа ие болғанын айтты.
Оптаконның дамуы
Қаржыландыру қамтамасыз етілген соң, Блис Стэнфорд факультетіне жарты штатпен, ал қалған жартысын SRI-да жұмыс істеді. SRI-да Optacon арқылы қол жеткізілетін оқу жылдамдығын арттыру мақсатында тактильді оқу эксперименттері жүргізілді, сондай-ақ биморфтық тактильді массив және камера оптикасы әзірленді. Стэнфордта кремнийлі торша және биморфтарға драйверлерді қоса алғанда, арнайы интегралдық тізбектер жасалды, себебі олар сол кездегі қатты күйдегі тізбектерге қарағанда жоғары кернеуді қажет етті. Оқу машинасының әзірленуіндегі алғашқы техникалық қиындық – пайдаланушы сезіне алатын және пайдалы оқу жылдамдықтары үшін жеткілікті жаңарту жылдамдығына ие динамикалық тактильді кескінді құратын «тактильді экранды» қалай жасау болатын. Линвиллдің аспиранттары Алонзо мен Хиллмен жасаған алғашқы жұмыстар пьезоэлектрлік биморфтың электр сигналын механикалық қозғалысқа түрлендіретін түрлендіргіш ретінде қолдануға болатынын көрсетті. Биморфтардың артықшылықтарына электр энергиясын механикалық энергияға тиімді түрлендіру (батареямен жұмыс істеу үшін маңызды), кішкентай мөлшері, жылдам жауап беру және салыстырмалы түрде төмен құны жатты. Алонзо 300 Гц шамасындағы діріл жиілігінде анықтау үшін қажетті амплитуда 60 Гц шамасындағы жиіліктен әлдеқайда төмен екенін анықтады. Сонымен қатар, минутына 100 сөз оқу үшін кемінде 200 Гц діріл жиілігі қажет болды. Линвилл 200 Гц резонанстық жиілікке қажетті биморфты қамыстың ұзындығын, енін және қалыңдығын есептеп шығарды, ол саусақтың ұшын сезу шегінен жоғары ынталандыру үшін жеткілікті механикалық энергияны тудырады. Осы есептеулердің негізінде SRI-дегі компьютерлік симуляцияда оқу жылдамдығын тексеру үшін биморфтар массиві құрастырылды. Компьютерлік симуляцияда биморфтық массивте қозғалатын ағындағы толық пішіндес және тізбектелген әріптердің тактильді бейнелері көрсетілді. Кенди Линвилл және басқа да көзі көрмейтін адамдар осылай ұсынылған мәтінді оқып үйренді, бұл жағымды нәтижелерге әкелді. Алайда, бұл симуляция пайдаланушының нақты әлемдегі Optacon-мен кездесетін жағдайларынан өзгеше болды. Мұнда әртүрлі қаріптер мен басып шығару сапалары болады, сонымен қатар пайдаланушы компьютердің мәтінді тактильді экран арқылы жылжыту жылдамдығының орнына камераны мәтін арқылы жылжытуы керек еді. Камераны басқарудың психикалық жүктемесі оқу жылдамдығын қаншалықты төмендететіні белгісіз болды. Компьютерде ұсынылған мәтіннен пайдаланушының камераны басып шығарылған бетке жылжытуына көшуін қарастырғанда, Блис Ветерандық әкімшілік Stereotoner дизайнындағы маңызды кемшілікті түсінді. Ағылшын алфавиттік таңбаларын 12 тік пикселмен жеткілікті түрде көрсетуге болатындықтан, Stereotoner дизайнерасы камерада тек 12 фотоэлемент қажет деп ойлаған. Алайда, бұл камера мен басылған мәтін арасындағы толық сәйкестікті болжайды, бұл қолмен ұсталатын камерада ешқашан болмайды. Егер сәйкестендіру кездейсоқ болса, қолмен ұсталатын камерада сияқты, жақсы танымал инженерлік теорема екі есе көп пиксел қажет екенін көрсетеді. Сондықтан Optacon 12 емес, 24 тік пикселмен жасалды. Бұл теорема көлденең өлшемде қолданылмайды, сондықтан екі өлшемді массивтегі бағандар қатарларынан екі есе алыс болуы мүмкін. Тек 24 пикселден тұратын бір бағанды мәтін сызығы арқылы сканерлегенде, барлық ақпарат алынады. Алайда, адам тактильді сезім арқылы екі өлшемді суреттерді қабылдауға қабілетті. Блис 24 пикселден тұратын бірден көп баған қолданылса, оқу жылдамдығы жоғарылай ма деп ойлады, егер солай болса, қанша баған орынды болады? Компьютерлік симуляциямен жасалған тәжірибелер оқу жылдамдығын 6 бағанға дейін едәуір арттырды, бұл шамамен бір әріп кеңістігіне тең терезе ені болды және бұл бір саусаққа орналастырылатын бағандардың ең көп саны болды. Блисстің Стэнфордтағы аспиранты Джон Тензер сол компьютерлік симуляцияда визуалды оқу эксперименттерін жүргізді және визуалды оқу үшін оқу жылдамдығы терезе еніне дейін шамамен 6 әріптік кеңістікке дейін өсе беретінін анықтады. Бұл тактильді экранның бағаналарын көбейту арқылы тактильді оқу жылдамдығын арттыруға бағытталған бірқатар тәжірибелерге әкелді, сондықтан бір уақытта бірден көп әріп көрінеді. Тек қана көрсеткіш саусақтың ұшы арқылы мәтінді жылжытудың орнына, екі әріпті бір мезгілде тактильді сезу үшін көрсеткіш саусақ пен ортаңғы саусақты қолдана алатын кең экранмен сынақтар жүргізілді. Басқа бір тәжірибеде мәтіннің жылжымалы белдеуі саусақтың бойымен емес, олардың арасымен жүгірілді. Оқу жылдамдығын арттыруға үміт беретін жалғыз тәжірибе екі көрсеткіш саусақты қолданғанда болды, көрсеткіш саусақ пен оған жақын ортаңғы саусақтың орнына. Алайда, екі көрсеткіш саусақты қолдану камераны басқару үшін бір қолды пайдалану және тактильді экранды сезу үшін екінші қолды пайдалану концепциясына қайшы келді. Сондықтан Optacon дизайны камера торшасы мен биморфтық массивте 24x6 пиксельдік массив негізінде жасалды. Басқа сұрақтар тактильді штырлардың аралықтары мен олардың діріл жиілігіне қатысты болды. Әдебиетте жарияланған эксперименттерден белгілі болғандай, адамдар көрсеткіш саусағымен бір миллиметр арақашықтықта екі нүктені бір нүктеден ажырата алады. Алайда, бұл бұрынғы эксперименттер дірілдейтін штырлармен жасалмаған. Діріл қандай әсер етеді және оңтайлы діріл жиілігі бар ма? Бұл сұрақтарға Блиспен жұмыс істеген Стэнфорд аспиранты Чарльз Роджерс жүргізген эксперименттер жауап берді. Нейрофизиологиялық деректер ең кішкентай екі нүктенің шегі 60 Герцтен төмен жиіліктерде болатынын көрсетсе де, Роджерстің эксперименттері 200 Герц шамасындағы екі нүктенің шегінің шындығында кішкентай екенін көрсетті. Блис SRI-да конференция өткізді, онда жетекші нейрофизиологтар мен психофизиологтар қатысты, осы қарама-қайшылықты шешуге тырысты, бірақ ешкім түсіндіре алмады. Практикалық тұрғыдан алғанда, Роджерстің нәтижесі өте жақсы болды, өйткені жоғары жиіліктер минутына 100 сөздейін оқу үшін жеткілікті жаңарту жылдамдықтары үшін қажет болды және саусақтың үстіне сыятын 24x6 массив құру үшін жеткілікті кішкентай биморфтарды пайдалану үшін қажет болды. Саусақтың үстіндегі 144 тактильді стимуляторларды тәуелсіз түрде ажыратуға бола ма деген сұрақ Блис пен Вирджиния университетінің профессоры Фрэнк Гелдард арасында ғылыми конференцияда қақтығысқа әкелді. Гелдард адам сезімдері туралы маңызды кітап жазған және тактильді сезімді ақпаратты жеткізу үшін пайдалану бойынша жетекші зерттеуші болған. Тактильді дисплейде қанша тактильді стимулятор қолдану керек деп сұралғанда, ол 8-ден аспайтын тактильді стимуляторларды тәуелсіз түрде ажыратуға болатынын және олар дененің кеңістікте бөлінген бөліктерінде болуы керек деп мәлімдеді. Блисстің саусақтың үстіндегі 144 стимулятормен пайдалы оқу туралы деректері Гелдардтың зерттеулерімен қарама-қайшы келеді. Айырмашылық екі өлшемді тактильді суреттерді пайдалану мен 8 нүктенік кодты пайдалану арасында болды. Блис пен Гелдардтың екеуі де ұқсас оқу жылдамдықтарын көрсетті, бірақ оптикалық таңбаларды жоғары дәлдікпен танудың алдындағы күндерде Optacon тәсілі әлдеқайда практикалық болды. Бұл эксперименттер Optacon-ның адам-машина интерфейсі үшін дизайн параметрлерін анықтады: 24x6 тактильді стимуляторлар массиві, 250-300 Гц арасында дірілдейтін және қатарлары 1 мм, ал бағандары 2 мм аралықта орналасқан (2-суретті қараңыз). Осы адамдар факторын зерттеумен қатар, бұл дизайсты ыңғайлы, портативті құрылымда жүзеге асыруға бағытталған жаңа тәсіл болды, бұл оның сәттілігі үшін маңызды болар еді. 1972 жылдың шілдесінде Гарри Гарланд Optacon үшін жаңа дизайн ұсынды, онда сенсор, тактильді массив және электроника бір қолмен ұсталатын бір құрылымға біріктірілген. Роджер Мелен мен Макс Магиннес «бір қолды» Optacon деп аталатын прототипті жасады, Стэнф...
Optacon интегралдық схемаларын әзірлеу
1960 жылдары Optacon әзірленген кезде интегралды схемалар жаңа ғана дамуда болды, және қолайлы интегралды фотодетекторлардың қатты күйдегі массивтері қолжетімді болған жоқ. Ең алғашқы толық Optacon сияқты оқу көмекші құралдары Стэнфорд пен SRI-де жасалды, олар басылған беттен келетін суреттерді оптикалық талшықтар жинағына шоғырландыратын линза жүйесімен жабдықталған, ал әрбір талшық жеке фототранзисторға қосылған. Бұл жүйе ғана емес, үлкен және ауыр болды, сонымен қатар қымбатқа түсті және құрастыруы қиын болды. Бір әріп өлшеміндегі 24х6 фототранзисторлар массиві бар монолитті кремнийлі торша жасауға күш салынды, осылайша үлкейтуді қажет етпейтін қарапайым оптиканы пайдалануға болады. Сол кездегі интегралды схема технологиясы бойынша негізгі зерттеулер жүргізілуі тиіс болды, нәтижесінде Дж. С. Брюглер, Дж. Д. Пламмер, Р. Д. Мелен және П. Солсбери сияқты бірнеше Стэнфорд аспиранттары Ph.D. диссертацияларын қорғады. Фототранзисторлар жеткілікті сезімтал болуы керек, қажетті жаңарту жиілігіне сай жылдамдыққа ие болуы керек, қағаздағы сияны анықтауға қажетті спектрлік жауапқа ие болуы керек, сондай-ақ өлі аймақтарсыз тығыз матрицада орналасып, тек қатарлар мен бағандарға қосылымдарды қажет ететіндей байланыстырылуы керек болды. Мұндай кремнийлі торшаны сәтті жасау практикалық Optacon құруға қарай жасалған маңызды қадам болды.
Optacon электроника, оптика және таңбалау
Осы торлы қабатын пайдаланатын алғашқы Optacon прототипі 1969 жылдың 1 қыркүйегінде аяқталды. Ол портативті және толыққанды дербес болды, себебі стимулятор массивін, электрониканы, батареяларды және камераны 13,5 дюйм х 8 дюйм х 2,25 дюйм өлшемді бір құрылғыда біріктірді. Жалпы салмағы 9 фунтты құрады. Бұл құрылғының төмен қуатты электроникасы J. S. Brugler және W. T. Young-тің бірлескен еңбегінің нәтижесінде жасалды, ол қайта зарядталатын батареялардан шамамен 12 сағат үздіріссіз жұмыс істеуге мүмкіндік берді. Бұл құрылғыда жетілдірілген оптикалық жүйе мен камера, сондай-ақ Джимс Бейр мен Джон Гиллдің SRI-да әзірлеген тактильді биморфты экран болды. Интегралды схема технологиясы дамыған сайын Стэнфорд зертханасында тағы бір арнайы интегралды схема жасалды. Бұл интегралды схема 12 биморфты драйверді қамтиды және 5 вольттық схема мен биморфтарды басқаруға қажетті 45 вольттық тізбектер арасында байланыс жасады. Бұл схеманы енгізу және төмен қуатты компоненттерді пайдалану құрылғының өлшемін 8 дюйм х 6 дюйм х 2 дюйм-ға дейін, ал салмағын төрт фунтқа дейін азайтуға мүмкіндік берді. Брюглер, Янг, Баер және Гилл тобы электроника, оптика және құрастыру дизайнына жауапты болды. Бұл жетістіктерді қамтитын алғашқы Optacon, Model S 15, маңызды кезең болды. Ол 1971 жылы IR 100 сыйлығын ең жақсы 100 жобаланған өнімнің бірі ретінде жеңіп алды және Telesensory Optacon прототипіне айналды. Қазір ол Калифорния штатының Маунтин-Вью қаласындағы Компьютер тарихы мұражайында сақталуда.
Оптаконды оқыту
Оптаконның бірнеше жұмысқа жарамды прототипі болғандықтан, оларды соқыр адамдардың күнделікті өмірінде пайдалануға бағытталған жұмыстар атқарылды. Инженерлер оптакон компоненттерінің нақты жағдайда қаншалықты төзімді екенін, оптаконның қандай мақсаттарда қолданылатынын, пайдалану жиілігін, сондай-ақ білім беру, кәсіби және күнделікті тұрмыста қаншалықты маңызды екенін білуге қызығушылық танытты. Пало-Альто қаласындағы бірнеше соқыр адам өз еркімен қатысуға келісті, ал Кэролин Вейл жобаның осы бөлігін үйлестіру, оқыту және құжаттау үшін жұмысқа алынды. Бірінші мәселе – соқыр адамды оптаконмен қалай оқуға үйрету керек еді? Кейбір соқыр адамдар әріптердің пішінін білмейтін, ал көпшілігі әртүрлі шрифттермен таныс емес еді. Сонымен қатар, әдетте дұрыс жазу да қиындық тудыратын, себебі соқыр студенттердің білімі көбінесе 180-ге жуық қысқартуы бар Брайль әліпбиімен жүргізілетін. Әрине, ешкім меңзең саусақтарымен сезінетін әріптердің дірілдеп өтетін бейнесін таныс емес еді. Вейл компьютерлік симуляция мен оптакон прототиптерін пайдалана отырып, осылай ұсынылған әріптерді тануды үйретуге арналған сабақтар әзірледі. Көп ұзамай әріптерді тануды бірнеше күнде үйретуге болады, бірақ оқу жылдамдығын арттыру көбірек уақытты қажет ететіні анық болды. Алайда, көп ұзамай көптеген соқыр адамдар өздерінің күнделікті өмірінде оптакон прототипін тиімді пайдалана бастады. Бұл адамдар жобаға маңызды ақпаратпен қатар, болашақ үлгілерді жобалау үшін де, сонымен қатар оптаконды кеңінен таратуға ынталандыру үшін де үлкен үлес қосты. Оптаконды алғашқы пайдаланушылардың арасында:
Кенди Линвилл – Джон Линвиллдің қызы, сол кезде Стэнфорд университетінің студенті болған. Ол оптаконды оқу кезінде пайдаланды. Бірде оның оптаконына жөндеу қажет болғанда, Блис оны алу үшін жатақханасына барды. Ол онда болмағандықтан, Блис оның бөлмедесіне хабар қалдырғысы келді. Бөлмедесі оған: «Егер сіз оны машинка сияқты басып шығарсаңыз, ол өзі оқи алады» деді. Бұл толық соқыр адам үшін естілмеген жайт еді.
Сью Мелроуз – Кенди Линвиллдің оптакон арқылы оқуға үйреткен тағы бір соқыр Стэнфорд студенті. Сью мен Кенди екеуі де конференциялар мен кездесулерде көптеген оптакон таныстырылымдарына қатысты.
Боб Стернс – SRI-да жұмыс істейтін соқыр компьютер бағдарламашысы. Боб компьютерлік бағдарламаларды жазу және түзету үшін оптаконды пайдаланды.
Лорен Шофф – Стэнфордтың тағы бір соқыр студенті, ол бастапқыда оптаконды оқуында пайдаланды. Математика оқулықтарында ол Брайльге аударушыларды пайдаланды, бірақ ол теңдеулер мен графиктерді оптаконмен оқитын. Бітіргеннен кейін ол SRI-ға жобаның деректерді талдаушысы болып жұмысқа қабылданды. Ол белгілі бір уақыттан кейін қол жеткізілген оптакон оқу жылдамдығы мен жас арасындағы байланысты көрсететін маңызды статистикалық талдау жасады. Hewlett Packard компаниясы HP 35 қолға ұсталатын калькуляторын жаңадан жариялаған еді. Ол бұл талдауды HP 35 калькуляторының экранын оқу үшін оптаконды пайдаланып жасады.
Candy Linvill – John Linvill's daughter who was a Stanford undergraduate at this time. She used the Optacon in her studies. Once when her Optacon needed a repair, Bliss went to her dorm room to pick it up. She wasn't there so Bliss wanted to leave a message with her roommate. Her roommate told him “You can leave her a note if you print it like a typewriter and she can read it herself.” This was unheard of for a completely blind person. Sue Melrose – Another blind Stanford undergraduate who was taught to read with an Optacon by Candy Linvill. Both Sue and Candy participated in many Optacon presentations at conferences and meetings. Bob Stearns – A blind computer programmer working at SRI. Bob used the Optacon in his work writing and de bugging computer programs. Loren Schoff – Another blind Stanford student who initially used the Optacon in his studies. In his mathematics textbooks he would have Braille transcribers put the text in Braille but he would read the equations and graphs with the Optacon. After graduation he was hired by SRI as a data analyst on the project. He did an important statistical analysis showing the relation between age and the Optacon reading speed achieved after a certain amount of time. Hewlett Packard had just announced their pioneering HP 35 hand held calculator. He did this analysis using the Optacon to read the screen of the HP 35 calculator.
Коммерциялық сатылымнан шығарылуға дейін
Optacon 1971 жылдан 1996 жылға дейін Калифорния штатының Кремний алқабындағы Telesensory Systems Inc. компаниясы өндіріп, сатты. 1970-ші жылдары және 1980-ші жылдары Optacon жаңартуларға ұшырады, соның ішінде Optacon II деп аталатын жаңа модель жасалды, ол компьютермен байланысудың жақсартылған мүмкіндіктерін ұсынды. Optacon жобасы дамыған сайын және көптеген кедергілер мен белгісіз жайттар еңсерілген сайын, Optacon-ды кеңінен қолжетімді етудің маңыздылығы анық болды. TeleSensory компаниясының алғашқы сатылымы АҚШ Білім беру басқармасы, Лондондағы соқыр ардагерлерге көмектесетін Санкт-Данстан қоры, Германияның Хайдельберг қаласындағы Berufsbildungswerk және Швеция үшін Optacon-дарды сынаққа беру болды. Бұл сынақтардың сәттілігі АҚШ Білім министрлігі, жеке АҚШ қорлары, мысалы Melen және Pew, мемлекеттік оңалту департаменттері және Жапония, Италия, Германия, Франция және Скандинавия сияқты көптеген елдердегі түрлі бағдарламалар қаржыландырған кең тарату бағдарламаларына әкелді. Жеке тұлғалар сатып алған Optacon-дардың саны аз болды. Жалпы, шамамен 15 000 Optacon сатылды. 1970-ші жылдары және 1980-ші жылдары Optacon жаңартуларға ұшырады және түрлі қосымша құрылғылар, соның ішінде жазу машинасының мәтінін, компьютер және калькулятор экрандарын оқу үшін камерамен қолданылатын әртүрлі линза модульдері қосылды. 1985 жылы Canon Inc. және Telesensory компаниялары Optacon II-ні әзірлеуде ынтымақтасты, ол жақсартылған оқшаулау мүмкіндіктерін және компьютермен байланысуды қамтамасыз етті (3-суретті қараңыз). Кескін пикселдерінің санын 144-тен 100-ге дейін азайту шешімі Optacon II-нің сәтті болмауына себеп болды. 1990-шы жылдары Telesensory өзінің назарын көру қабілеті нашарлаған адамдар нарығына аударды және Optacon-ға деген қызығушылығы төмендеді. Оптикалық таңбаларды тану технологиясы бар парақ сканерлері баспаға қол жеткізуді қалаған соқыр адамдар үшін таңдау құралы болды. Парақ сканерлері арзан болды және Optacon-ға қарағанда оңай оқытылатын болды. Сонымен қатар, соқыр адамдар парақ сканерін қолдану арқылы материалды Optacon-ға қарағанда жылдам оқи алатын болды. 1996 жылы Telesensory компаниясы енді Optacon-ды өндірмейтінін және 2000 жылы құрылғыға қызмет көрсетуді тоқтататынын мәлімдеді. Көптеген пайдаланушылар қолданылған машиналарды сатып алып, оларды бөлшектерге бөліп, көру қабілеті бар, электромеханикалық білімі бар достарының көмегімен пайдаланды. 2005 жылдың наурыз айында TSI кенеттен жабылды. Қызметкерлер ғимараттан шығарылды және жинақталған демалыс уақытынан, медициналық сақтандырудан және барлық әлеуметтік жеңілдіктерден айырылды. Клиенттер жаңа машиналар сатып ала алмады немесе қолданыстағыларын жөндете алмады. Басқа компаниялар Optacon-ның жаңартылған нұсқасын әзірлеу үшін жұмыс істеді, құрылғының құнын төмендету және жаңа технологияларды пайдалану мақсатында, бірақ 2007 жылға дейін Optacon-ның мүмкіндіктерімен теңесетін құрылғы әзірленбеді. Көптеген соқыр адамдар өздерінің Optacon-дарын бүгінге дейін пайдаланады. Optacon басқа құрылғылар ұсынбайтын мүмкіндіктерді ұсынады, соның ішінде баспа бетін немесе компьютер экранын суреттер, қаріптер және арнайы мәтіндік макеттермен бірге нақты көру мүмкіндігін қамтамасыз етеді.