Физические вычисления: взаимодействие цифрового и реального мира.
Physical computing
Физические вычисления: создание интерактивных систем с датчиками и микроконтроллерами. DIY проекты, робототехника, электроника и связь с цифровым миром.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Физические вычисления охватывают интерактивные системы, способные воспринимать и реагировать на окружающую среду. Хотя это определение достаточно широко, чтобы включать такие системы, как интеллектуальные системы управления дорожным движением или процессы автоматизации производства, оно обычно не применяется к их описанию. В более широком смысле, физические вычисления – это творческий подход к пониманию взаимосвязи человека и цифрового мира. На практике этот термин чаще всего относится к художественным, дизайнерским или любительским проектам, использующим датчики и микроконтроллеры для преобразования аналоговых сигналов в программную систему и/или управления электромеханическими устройствами, такими как двигатели, сервоприводы, освещение или другое оборудование. Физические вычисления объединяют области, которые в академической среде и промышленности часто называют электротехникой, мехатроникой, робототехникой, информатикой и, в особенности, встроенными системами.
Physical computing involves interactive systems that can sense and respond to the world around them. While this definition is broad enough to encompass systems such as smart automotive traffic control systems or factory automation processes, it is not commonly used to describe them. In a broader sense, physical computing is a creative framework for understanding human beings' relationship to the digital world. In practical use, the term most often describes handmade art, design or DIY hobby projects that use sensors and microcontrollers to translate analog input to a software system, and/or control electro mechanical devices such as motors, servos, lighting or other hardware. Physical computing intersects the range of activities often referred to in academia and industry as electrical engineering, mechatronics, robotics, computer science, and especially embedded development.
Примеры
Физические вычисления применяются в широком спектре областей и приложений.
Physical computing is used in a wide variety of domains and applications.
Образование
Преимущество физического взаимодействия в обучении и игровой форме находит отражение в разнообразных неформальных образовательных средах. Exploratorium, пионер в области обучения на основе исследования, разработал одни из первых интерактивных экспонатов с использованием компьютеров и продолжает расширять их число, включая все больше примеров физических вычислений и тактильных интерфейсов по мере прогресса соответствующих технологий.
The advantage of physicality in education and playfulness has been reflected in diverse informal learning environments. The Exploratorium, a pioneer in inquiry based learning, developed some of the earliest interactive exhibitry involving computers, and continues to include more and more examples of physical computing and tangible interfaces as associated technologies progress.
Искусство
В мире искусства проекты, использующие физические вычисления, включают работы Скотта Снибба, Дэниела Розина, Рафаэля Лозано-Хеммера, Джона Бруккера Коэна и Камиллы Утербэк.
In the art world, projects that implement physical computing include the work of Scott Snibbe, Daniel Rozin, Rafael Lozano Hemmer, Jonah Brucker Cohen, and Camille Utterback.
Конструкция продукта
Физические вычисления также применяются в сфере дизайна продуктов и взаимодействия, где самодельные встроенные системы иногда используются для быстрой и экономичной разработки прототипов новых концепций цифровых продуктов. Компании, такие как IDEO и Teague, известны тем, что используют подобный подход к проектированию продуктов.
Physical computing practices also exist in the product and interaction design sphere, where hand built embedded systems are sometimes used to rapidly prototype new digital product concepts in a cost efficient way. Firms such as IDEO and Teague are known to approach product design in this way.
Коммерческие применения
Коммерческие реализации варьируются от потребительских устройств, таких как Sony Eyetoy или игр, таких как Dance Dance Revolution, до более сложных и практичных применений, включая машинное зрение, используемое для автоматизации контроля качества на производственной линии. Экзергейминг, например, Wii Fit от Nintendo, можно рассматривать как форму физических вычислений. К другим реализациям физических вычислений относятся распознавание голоса, которое воспринимает и интерпретирует звуковые волны с помощью микрофонов или других устройств для регистрации звука, и компьютерное зрение, которое применяет алгоритмы к насыщенному потоку видеоданных, обычно получаемых с помощью камеры. Тактильные интерфейсы также являются примером физических вычислений, однако в этом случае компьютер генерирует физическое воздействие, а не воспринимает его. Технологии захвата движения и распознавания жестов также опираются на компьютерное зрение в своей работе.
Commercial implementations range from consumer devices such as the Sony Eyetoy or games such as Dance Dance Revolution to more esoteric and pragmatic uses including machine vision utilized in the automation of quality inspection along a factory assembly line. Exergaming, such as Nintendo's Wii Fit, can be considered a form of physical computing. Other implementations of physical computing include voice recognition, which senses and interprets sound waves via microphones or other soundwave sensing devices, and computer vision, which applies algorithms to a rich stream of video data typically sensed by some form of camera. Haptic interfaces are also an example of physical computing, though in this case the computer is generating the physical stimulus as opposed to sensing it. Both motion capture and gesture recognition are fields that rely on computer vision to work their magic.
Научные применения
Физические вычисления также могут охватывать создание и применение специализированных датчиков или устройств сбора данных для научных экспериментов, хотя этот термин редко используется именно в этом контексте. Примером моделирования в области физических вычислений является проект Illustris, который стремится к точному воспроизведению эволюции Вселенной от Большого взрыва до настоящего времени, спустя 13,8 миллиарда лет.
Physical computing can also describe the fabrication and use of custom sensors or collectors for scientific experiments, though the term is rarely used to describe them as such. An example of physical computing modeling is the Illustris project, which attempts to precisely simulate the evolution of the universe from the Big Bang to the present day, 13.8 billion years later.
Методы
Прототипирование играет важную роль в физических вычислениях. Инструменты, такие как Wiring, Arduino и Fritzing, а также I CubeX, помогают дизайнерам и художникам быстро прототипировать свои интерактивные концепции.
Prototyping plays an important role in Physical computing. Tools like the Wiring, Arduino and Fritzing as well as I CubeX help designers and artists to quickly prototype their interactive concepts.