Microsoft Research Techfest 200

Kim Leidenius

Microsoft Research Techfest 2009
Pc murtautuu kuoristaan

Microsoftin tutkimuskeskus esitteli Techfest-tapahtumassa uusimpia tekniikoitaan. Ne eivät luultavasti päädy sellaisinaan markkinoille, mutta näyttävät suuntaa käyttöjärjestelmien kehitykselle.

Techfest 2009 haki irtiottoa perinteisestä osoittimella ohjaamisesta. Pc ei enää ole laatikko työpöydällä, vaan tieto on tarjolla kaikkialla. Projektit lähestyivät luonnollista käyttöliittymää ele- ja puheohjauksen suunnasta ja pyrkivät lisäksi ratkomaan konesalien energiankäytön ongelmia.

Monet Techfestissä aiemmin esitellyt tekniikat ovat löytäneet tiensä hakukoneisiin, toimisto-ohjelmiin ja käyttöjärjestelmiin. Esimerkiksi useana vuonna esitellyn Surfacen eleohjaus on nyt tulossa Windows 7:ään.

Secondlight nostaa työpöydän ilmaan

Surface-tasokäyttöliittymän uusin inkarnaatio on Secondlight. Se tunnistaa sekä usean sormen kosketukset laitteen pinnalla että kolmiulotteiset eleet ilmassa laitteen yläpuolella. Käyttäjä voi ohjata laitetta kuin kapellimestari orkesteriaan.

Laitteen näyttöpinta vaihtaa silmää nopeammin tilaansa läpinäkyvästä sameaksi. Pinnan takana olevaa projektoria ja infrapunakameraa ohjataan samassa tahdissa. Tällöin tasolla näkyy eri kuva kuin kupolissa, jonne kuva välittyy pinnan ollessa läpinäkyvä. Samoin infrapunakamera tunnistaa vuoroin kolmiulotteiset ja vuoroin kaksiulotteista pintaa pitkin piirretyt eleet.

Tekniikka pyritään rakentamaan riittävän edulliseksi, jotta kouluilla olisi mahdollisuus käyttää sitä esimerkiksi planetaariona.

Myös itse Surface-pöydälle haetaan omia markkinoita. Tilaisuudessa oli esillä Family Archive -sovellus, johon pystyi syöttämään muistitikulla videoita, valokuvia sekä asiakirjoja, jotka sitten arkistoitiin virtuaalisiin kenkälaatikoihin. Laite myös skannasi sille asetetut dokumentit, esineet ja tutkijan mukaan myös lämpimällä pinnalla viihtyneen kissan.

Puhumalla paras

Puhe on autossa luonnollisin käyttöliittymä, koska ajaminen vaatii herkeämätöntä katseen ja käsien yhteistyötä. Tähän asti autojen puhekäyttöliittymät ovat olleet syviä puurakenteita ja jäykkiä ohjauskomentojen tulkitsemisessa.

Microsoftin työryhmä on yrittänyt kehittää multimedia- ja viestikeskusta ohjaavasta järjestelmästä paremmin ihmistä ymmärtävän. Sen rakenne on tasomainen eli kaikki käskyt voidaan antaa milloin tahansa. Commute UX -laitteelle voidaan sanella tekstiviesti, kysyä ohjeita renkaan vaihtoon tai esittää toiveita musiikista.

Komentoja voidaan lisäksi täydentää. Esimerkiksi musiikkikappale tunnetaan usein täysin eri nimellä kuin mitä cd-levyn kannessa lukee. Oikean kappaleen löytämiseksi kuljettaja voi avittaa ohjelmaa esimerkiksi esittäjän nimellä tai sen osalla. Järjestelmä etsii tallennetuista kappaleista parhaiten kriteereihin sopivan.

Järjestelmän toivotaan olevan jo ensi vuoden kalliimmissa automalleissa, mutta tutkijat uskovat tekniikan yleistyvän nopeasti perusmallienkin vakiovarusteeksi.

Minikonetekniikkaa palvelinsaliin

Palvelimien käyttöönotto on monimutkaista. Siksi konesaleihin hankitaan yleensä tehokkaimpia mahdollisia suorittimia, joilla laitteiden käyttöikä saadaan venytettyä mahdollisimman pitkäksi. Tehoprosessoreilla on kuitenkin haittapuolensa.

Microsoftin kokemus yhtiön omista laskentakeskuksista kertoo, että sähkönkulutus on 30 prosenttia kokonaiskustannuksista ja vain 7,5 prosenttia prosessorien kellojaksoista tekee hyödyllistä työtä. Microsoftin tutkijoiden tavoitteena on pudottaa kustannukset neljäsosaan ja samalla varmistaa, että palvelujen laatu säilyy.

Tutkijoiden katseet ovat kääntyneet Intelin kannettaviin laitteisiin suunniteltuihin Atom-suorittimiin, koska tehoprosessoreihin verrattuna niiden virrankulutus jää kymmenesosaan, mutta suorituskyky laskee vain 50–66 prosenttia. Erityisen mielenkiinnon kohteena ovat virransäästötilat, joita nykyiset palvelinohjelmat eivät vielä tue.

Energiapihien sirujen ominaisuuksien hyödyntämiseksi tutkijat kokosivat palvelimen sadasta kaksiytimisestä Atom-suorittimesta, joista puolet oli kytketty perinteisiin magneettisiin kiintolevyihin ja puolet flash-muistista rakennettuihin tallennusasemin. Puolijohdemuisti on kalliimpaa, mutta sitä käyttävä palvelin herää suorittimen unitilasta nopeammin.

Atomit menevät nukkumaan

Palvelin pyörittää Livesearch-hakukonetta, jonka palvelunlaatuvaatimus on 300 millisekuntia 99 prosentille hauista. Näin tiukat vaatimukset yleensä estävät merkittävien energiansäästöratkaisujen hyödyntämisen.

Atom-suorittimen voi siirtää joustavasti tyhjäkäynnille, nukkumaan tai syvään unitilaan, mutta palvelimissa herättäminen kestää 5–15 ja nukuttaminen 30–45 sekuntia. Tutkijat kaavailevat palvelinkäyttöjärjestelmän tuleviin versioihin energiankäytön mallinnus- ja ennakointimoduuleja, jotka nukuttavat suorittimet ja herättävät ne ajoissa vastaamaan tiedonkäsittelytarpeeseen.

Järjestelmä mittaa suoritinkäyttöä, virrankulutusta ja vasteaikaa. Toinen moduuleista arvioi, kuinka monta suoritinta tarvitaan riittävän palvelutason ylläpitämiseksi kulloisellakin kuormalla. Kaupassa tämä vastaisi sitä, että kassoja pidetään auki juuri niin paljon, ettei jonoja synny. Toinen moduuli ennustaa lähitulevaisuuden kuormitusta, jotta heräämisviive ei ruuhkauttaisi palvelua.

Energian hallinta on tärkeää, koska pilvipalveluiden yleistymisen myötä yhä suurempi osa laskennasta siirtyy datakeskuksiin. Päätelaite ja palvelu voivat tulevaisuudessa neuvotella, kuinka suuri osa ohjelmasta ajetaan päätteessä. Se voi jopa vaihdella sen mukaan, mikä on verkon nopeus ja päätelaitteen akun varaustila.

Sormet kauko-ohjaimena

Kolmiulotteiset televisiot ovat tulossa markkinoille. Ainakin Panasonic, Philips ja Samsung ovat ottaneet ne sarjatuotantoon. Ne eivät vaadi värillisiä tai polarisoivia laseja, eikä syvyysvaikutelma rajoitu vain yhteen katselupisteeseen.

Fraunhofer-instituutin tutkijat ovat kehittäneet tulevaisuuden televisiolle kolmiulotteisen eleohjauksen. Ipoint 3D koostuu kahden kameran elementistä, joka sijoitetaan joko kattoon tai pöydälle. Tietokone tunnistaa kameroiden kuvaamat eleet tosiajassa ja välittää ne ohjelmalle.

Laite on näppäimistön kokoinen, ja se voidaan integroida joko kattoon tai pöytäpintaan. Sen kaksi perusvideokameraa tunnistavat kuvasta sormet ja niiden liikkeet.

Tietokonepelaamisen ohella kolmiulotteisesta eleohjauksesta olisi hyötyä esimerkiksi leikkaussalissa, jossa kosketus tuhoaa steriiliyden. Myös näyteikkunoissa ja julkisissa päätteissä kosketukseton ohjaus on eduksi.

Virtuaalinen safari

Yorkin ja Warwickin yliopistojen tutkijat kehittävät kypärää, jonka käyttäjä kykenisi aistimaan virtuaalimaailman kaikilla viidellä aistillaan. Tarkoituksena on, ettei käyttäjä kykenisi erottamaan esimerkiksi muinaista Egyptiä kuvaavaa aistikokemusta todellisesta. Tekniikka mahdollistaisi esimerkiksi aikamatkailun virtuaalituristina.

Tähän asti virtuaalimaailmat ovat tukeneet enintään paria aistia, yleensä näköä ja kuuloa. Kypärä lisää tähän kuumuuden tunteen, hajun ja maun esimerkiksi Kenian Masai Marasta.

Hajut tuotetaan sekoittamalla eri ainesosia reseptin mukaan maisemassa olevien kohteiden ohjaamana. Maku tarjoillaan samalla tavalla, mutta suuhun tuotetaan purukappaleella tuntemus kielellä olevan ruoka-aineen rakenteesta.

Tavoitteena on saada laite ja sen sovellukset tuotantoon 3–5 vuoden kuluessa.

28 kvanttibittiä

Toimiva kvanttitietokone on jälleen askeleen lähempänä. Kvanttitietokoneilla on teoriassa mahdollista laskea tiettyjä tehtäviä valtavasti nopeammin kuin perinteisillä tietokoneilla, koska ne hyödyntävät kvanttikytkeytymistä tehtävien rinnakkaistamisessa.

Kanadalainen M-wave on saanut testausvaiheeseen 28 kvanttibitin eli qbitin sirun. Lähiaikoina qbitien määrän luvataan yltävän 128:aan, ja vuoden loppuun mennessä tavoitellaan peräti tuhannen qbitin järjestelmää. Qbitien lisääntyessä sirun suorituskyvyn pitäisi kasvaa eksponentiaalisesti. Kriittisenä rajana pidetään 500 qbittiä.

M-waven sirussa tieto on tallennettuna 0,01 kelviniin jäähdytettyihin suprajohtaviin niobium-renkaisiin, joiden virran suuntaa hallitaan magneettikentillä.

Myötäpäivään virta kuvaa nollaa ja vastapäivään ykköstä.

Kvanttikytkeytyneenä virran suunta on määrittelemätön, mutta yhteinen muiden qbittientilan kanssa.