Antti J Tuominen, ajtuomin@niksula.cs.hut.fi
48049v
Wearable computers tai wearables on nimitys laitteille, jotka ovat jossakin vaatetuksen ja kannettavien tietokoneiden välimaastossa. Ollakseen todella henkilökohtainen on tietokoneen kuljettava huomaamatta mukana mihin tahansa. Mikä erottaa wearablen normaaleista kannettavista on se, että se toimii ja sitä voidaan käyttää myös liikkuessa[1]. Wearable sanaa on hyvin vaikea kääntää suomenkielelle, joten käytän tekstissä alkuperäistä sanaa.
Massachusetts Institute of Technology (MIT) Media Labin Things That Think (TTT) -projektiin kuuluu wearables-tutkimus. TTT:n visio julistaa, että tulevaisuudessa laitteisto ja ohjelmistot tulee integroida alusvaatteisiin. "Kotiin tullessasi kenkäsi voisivat noutaa päivän uutiset ovimatolta", annetaan visiossa esimerkkinä[2]. Kuten huomaamme, tietoliikenne nousee tärkeäksi tekijäksi. Yksittäinen laite ei yksinään pysty paljoonkaan, mutta kommunikoimalla toisten laitteiden kanssa saavutetaan merkittäviä kokonaisuuksia. Toisena visiona voisi olla paita, joka huomaa kun pitäjällä on kuuma ja kommunikoi keskuslämmityksen kanssa, joka sitten alentaa huoneen lämpötilaa.
Idea tietokoneista osana vaatetusta on lähtöisin 70-luvun lopulta ja 80-luvun alulta, jolloin MIT:n Media Labin Steve Mann ideoi kannettavan tietokoneen, joka kulkisi helposti mukana ja jossa olisi langaton tietoliikenneyhteys. Ajan mittaan ja koneiden pienentyessä idea muuntui nykyiselleen.[3]
Nykyisellään ei olla vielä kuitenkaan TTT:n vision tasolla. Tutkimus jakautuu moneen eri alaan ja haarautuu yhä uusille aloille, kun idea kehittyy. Joissakin nykyisissä koneissa on hahmontunnistusominaisuuksia, GPS-paikannus on jo suhteellisen yleinen ominaisuus ja ominaisuudet kasvavat sitä mukaan kun niitä keksitään. Tutkimusta on kuitenkin vaikea jakaa osiin kuten ohjelmisto- ja laitteistotutkimus, sillä esimerkiksi käyttöliittymän tutkimusta tehdään niin ohjelmisto- kuin laitteistopuolella. MIT:in lisäksi muun muassa Carnegie Mellon University (CMU) ja Georgia Institute of Technology (GaTech) tutkivat alaa.
Tutkimuksessa yhdistyy melkein kaikki tietotekniikan alat: tietoliikennetekniikka, käyttöliittymien suunnittelu, tekoäly, keinonäkö, hahmontunnistus, tietoverkkotekniikka, näyttötekniikka ja monet muut alat. Tutkimus ei rajoitu pelkästään tietotekniikkaan. MIT:ssä tutkitaan kuinka ihmiskehon generoima energia voitaisiin kerätä talteen ja käyttää laitteiden käyttövirtana [4]. Myös muunlaista kehon hyväksi käyttöä tutkitaan.
Eri instanssien tutkimusryhmät ovat tehneet prototyyppejä wearables-koneista. Wearable koostuu yleensä samoista osista kuin normaali pöytäkone. Keskusyksikkö on useimmiten vyölle sopiva pieni laatikko. Näyttö on toteutettu päähän kiinnitettävänä pienenä ruutuna. Kuva voidaan myös tuoda erikoisvalmisteisiin silmälaseihin. Näppäimistöä ja hiirtä voidaan emuloida erilaisilla ohjaimilla. Myös ääniohjattavuutta kehitetään, jolloin näppäimistöä ei tarvittaisi. Näiden lisäksi voi olla korvakuulokkeet (jos koneessa on äänikortti), kameroita, GPS-paikannin, jne. Koska koneet ovat standardeja PC:itä voidaan käyttöjärjestelmänä käyttää mitä tahansa PC:n käyttöjärjestelmää. Toteuttajat ovat yleensä suosineet Linuxia.
Prototyypeissä keskusyksikkö on joko toteutettu kokonaan omalle piirilevylle yleensä PIC mikrokontrollereita käyttäen tai sitten jollekin standardialustalle. Rehmi Postin HackMan on esimerkiksi toteutettu PC/104 standardiväylälle, johon perustuvien korttien standardikoko on 9cm x 9,6cm. PC/104:lle on saatavilla niin emolevyjä ja io-kortteja kuin myös äänikortteja ja PCMCIA-portteja. HackMan käyttää standardia 2,5" IDE-kovalevyä [5]. Tietoliikenne voidaan toteuttaa esimerkiksi PCMCIA GSM-kortilla.
Langaton tiedonsiirto on yksi wearablen tärkeimpiä osia. Internet-yhteys onkin varsin tarpeellinen. Sen avulla kaikki tietoresurssit ovat jatkuvasti saatavilla. Tälläisen liikkuvuuden luomiseksi joudutaan panostamaan itse laitteen lisäksi myös esimerkiksi Mobile-IP:n kehitykseen. MIT:ssä onkin tehty Mobile-IP määrityksen mukainen implementaatio Linuxille. Yleensä verkkoyhteydessä käytetään radioaaltoja tukikeskuksen ja vastaanottimen välimatkan takia. Toisten lähellä olevien koneiden kanssa voidaan kommunikoida infrapunalla, jolloin voidaan muodostaa esimerkiksi saman pöydän ympärillä istuvien kesken paikallinen verkko. Luonnollisesti tietoturvan takia käytetään kryptattuja yhteyksiä.
GSM-yhteyden hitauden takia usein käytetään jotain muuta tekniikkaa. Useilta valmistajilta on saatavilla mobiileja verkkotuotteita. Esimerkiksi Lucent Technologiesin WaveLAN-tuotteilla päästään 2Mbps nopeuteen. Näissä on kuitenkin ongelmana lähettimen suuri koko; lähetin on suurempi kuin koko muu kone. Täytyisi siis saada pieni, vähävirtainen, mutta silti tehokas ja nopea verkkosovitin.
Wearable laitteet tuovat myös uuden verkkotyypin: Personal Area Network (PAN). MIT:ssä on tutkittu jopa ruumin käyttämistä dataväylänä. Ihoa pitkin voidaan lähettää ja vastaanottaa nanoampeerin luokkaa olevia virtoja. Moduloituna näillä signaaleilla noisi lähettää viestejä. Tällöin ruumis muodostaisi väylän, jota pitkin laitteet (kengät, alusvaatteet jne) kommunikoisivat toistensa kanssa ja muodostaisivat PANin [6]. PANit voisivat sitten muodostaa infrapunalla toimivan LANin, joka taas kytkeytyisi radioaalloin WANiin. Ilmaisena bonuksena ihon käyttö väylänä estäisi täysin salakuuntelun, joten kryptaus ei ole edes tarpeellista.
GPS paikannuksen avulla wearablen käyttäjä voi paikantaa itsensä missä tahansa ulkotiloissa. Sisällä GPS ei kuitenkaan toimi. Sisätiloja varten MIT:ssä on kehitetty valolla toimivia pienlähettimiä, joiden avulla paikannus saadaan toimimaan. Lähetin lähettää infrapunasignaalia, jonka wearable ottaa vastaan. Käyttäjä voi sitten itse päättää välittääkö se tiedon yleiseen verkkoon. Näin ollen ei haluttu ihmisen seuraaminen voidaan estää.
Alunperin wearable oli vain helposti mukana kulkeva tietokone. Nykyisin sille löytyy monia sovelluskohteita. Ehkä uusin kohde on vammaiset. Näkövammaiselle voidaan kameroilla varustetulla tietokoneella tarjota suurennettuja kuvia todellisuudesta. Iäkkäille ihmisille, jotka kärsivät huonomuistisuudesta, tietokone voi avustaa muistamaan. Mainitut esimerkit ovat osia WearCam projektia [7]. Monia muitakin avustavia funkioita on kehitteillä.
Normaalille ihmiselle wearable tarjoaa mukana kulkevan "toimiston" tietoliikenneyhteyksineen. Lisäksi mukana voi kuljettaa suurta tietopankkia (kuten tietosanakirjaa) ja tietoliikenneyhteyksien avulla voidaan käyttää myös muualla sijaitsevia tietopankkeja [1]. Henkilölle, jonka työ vaatii käsiä ja samalla esimerkiksi manuaalin selausta, voidaan wearablen avulla jättää kädet vapaaksi työlle, kun manuaali heijastuu suoraan silmälle.
Lähteet on luokiteltu 1 - 5 tähdellä niiden sisältämän informaation perusteella. Arvostelussa otin huomioon niiden sisältämän informaation lisäksi niistä löytyvät linkit lisälähteisiin. Kaikki linkit on varmistettu toimivan 2.11.97.
Lisätietoa löytyy myös lähteistä. Samaa tähtiskaalaa on käytetty lisätiedoissa kuin lähteissäkin. Kaikki linkit on varmistettu toimivan 2.11.97.
!!! www.wearcam.org ON olemassa, vaikka DNS muuta väittäisikin. Sitä vain ei löydy TKK:n nameservereillä.