В этом году тема майского номера журнала Computer (Computer, IEEE Computer Society, Vol. 40, No 5, May 2007) сформулирована как Human-Centered Computing, что можно перевести как «антропоцентрические компьютерные системы».

Наряду с этим в Сети встречаются также формы «человеко-центрованный», «человеко-центрированный», «человеко-ориентированный». Точный же смысл этого словосочетания раскрывается в заметке приглашенных редакторов «Антропоцентрические компьютерные системы: на пути к гуманитарной революции» (Human-Centered Computing: Toward a Human Revolution), которыми на этот раз стали Алессандро Жаймес, Даниэль Гатика-Перес, Нику Себе и Томас Хуанг.

Компьютерные системы сегодня оказывают революционное воздействие на общество. Все, что делается в этой области, приводит к изменениям со скоростью, никогда ранее не наблюдавшейся в истории человечества. Когда мы говорим о разных видах компьютерной революции — всеобъемлющих (pervasive), повсеместных (ubiquitous), мобильных (mobile) и даже социальных (social) компьютерных системах, мы можем быть уверены, что они меняют нашу жизнь, оказывая радикальное влияние на способы взаимодействия людей, методы построения домов и городов, подходы к обучению, способы развлечений и т.д. К сожалению, изменения эти не всегда позитивны, а многое в используемых людьми технологиях является тяжеловесным, недружественным и неестественным. В результате некоторые аспекты повседневной жизни человека становятся все более сложными и затруднительными.

Сегодня мы обладаем формальным доступом к громадным объемам информации, но основная ее часть либо неуместна в существующем локальном социокультурном контексте, либо не обеспечивается адекватным представлением на естественном языке. Отсутствует возможность полноценного использования существующих средств поиска информации, а требуемые средства поиска зачастую попросту недоступны. Благодаря компьютерным технологиям возрастают наши возможности коммуникаций с другими людьми, но это совсем не означает, что наши коммуникации становятся более эффективными. Кроме того, взаимодействие людей с компьютерами продолжает оставаться далеко не идеальным, и очень часто только специально подготовленные люди могут непосредственно воспользоваться преимуществами компьютерной технологии.

Можно утверждать, что в основе любого сообщества лежат знания и средства коммуникации. По мере того как информация всех видов — о продуктах, услугах, людях и т.д. — образует все большую часть цифровой экосистемы, разрабатываемые компьютерные технологии становятся, как это ни парадоксально, как шлюзами ко всем видам информационных ресурсов, так и барьерами на пути доступа к ним. В дополнение к тому, что компьютерные системы становятся важным фактором улучшения качества жизни, информационные технологии становятся средством существования не только тех немногих специалистов, которые обладают необходимыми знаниями и доступом к ресурсам, но и потенциально каждого человека. Однако компьютерное сообщество в основном разрабатывает и реализует алгоритмы и технологии без полного принятия во внимание человеческих способностей к познанию, способов восприятия и обработки информации людьми, создания и поддержки общественных связей и т.д. Иными словами, исследователи и инженеры часто разрабатывают компьютерные технологии в относительной изоляции.

Большая часть современных методологий основывается на некоей идее, которая основывается на существующих технологиях или позволяет их усовершенствовать, или же дает возможность решать проблемы в конкретной технологической области, игнорируя гуманитарные аспекты. Очевидным результатом являются более мощные и менее дорогостоящие компьютеры, которые все более трудно использовать людям. В некоторых случаях для большинства населения они, фактически, становятся даже более медленными и менее доступными. При характерном для сегодняшнего дня уровне проникновения компьютерных технологий во все мыслимые области человеческой деятельности становится очевидно, что существующие в компьютерной области модели исследований и разработок более не пригодны: у людей, быстро приспосабливающихся к технологии, имеется больше возможностей извлечения пользы на всех уровнях.

Разработка технологий в относительной изоляции от людей не способствует смягчению проблем распределения материального состояния, устойчивого развития, доступности здравоохранения и образования. Технологии, использование которых вызывает затруднения, не только приводят к лишней трате времени, но и затрудняют доступ к важным ресурсам, особенно для людей, не имеющих уровня образования, которым обладает меньшинство, разрабатывающее эти технологии. С этой точки зрения имеющаяся сейчас линия развития компьютерных технологий является не только вредной, но и опасной, поскольку способствует расширению разрыва между образованными и необразованными, между богатыми и бедными. Проблема является даже более глубокой, поскольку трудности использования доступной сегодня технологии приводят к быстрому расширению информационного разрыва. Большая часть цифровой информации производится в развитых странах, отражает их культурные традиции и представляется только на нескольких языках. Ситуация еще более ухудшается тем, что доступ к самой информации производится на основе технологии, разработанной без учета социокультурного контекста большинства населения планеты.

При том, что в последние годы удалось существенно снизить стоимость компьютерных систем, расширить возможности беспроводных коммуникаций, добиться повсеместности Internet, настало время сместить акценты в компьютерной революции. Целью антропоцентрических компьютерных систем является ориентация компьютерной революции на возможности и потребности людей.

Антропоцентрические компьютерные системы представляет собой набор методологий, применимых к любой области использования компьютеров, в которой люди напрямую взаимодействуют с устройствами или системами. Данное направление основывается на совместном использовании нескольких дисциплин, касающихся как понимания человеческого бытия, так и разработки компьютерных артефактов. У исследователей и разработчиков антропоцентрических компьютерных систем разнообразные интересы — от компьютерных наук, социологии, психологии и когнитологии до инженерии, графического дизайна, промышленного проектирования и т.д.

В данной области исследуются методологии проектирования, разработки и внедрения человеко-машинных систем с переменными ролями (is.arc.nasa.gov/HCC/intro.html). HCC способствует разработке эффективных компьютерных систем, в которых принимаются во внимание персональные, общественные и культурные аспекты их пользователей, решаются проблемы планирования и обмена информацией между людьми, а также учитываются связи между компьютерной технологией и другими аспектами человеческого общества (искусством, культурой и т.д.).

Исследования в области антропоцентрических компьютерных систем преследуют несколько целей и проводятся в ряде авторитетных организациях с начала 90-х годов (www.byte.com/art/9404/sec6/art4.htm). Некоторые исследователи концентрируются на понимании людей, как индивидуальных личностей, так и социальных групп, изучая способы их усваивания и применения компьютерных технологий. Другие группы исследователей фокусируются на новых стратегиях проектирования и разработки компьютерных артефактов (www.human-centered.org). Антропоцентрическая разработка компьютерных средств ориентируется на решение проблем, обычно не затрагиваемых в традиционной области человеко-машинного взаимодействия (human-computer interaction, HCI). В антропоцентрических компьютерных системах главным является не взаимодействие, интерфейсы или процессы разработки, а знание, люди, технология и все, что связывает эти понятия.

Первая статья тематической подборки журнала, озаглавленная «Система поддержки связи для пожилых людей, страдающих слабоумием» (A Communication Support System for Older People with Dementia), написана Норманном Элмом, Ричардом Даем, Гэри Говансом, Джимом Кэмпбеллом, Эрлин Эстел и Мэгги Эллис.

С годами у пожилых людей утрачивается кратковременная память, что затрудняет и со временем делает невозможным обычное речевое общение. Однако, поскольку при этом часто сохраняется долговременная память, больные потенциально могут сохранить способность к общению на основе воспоминаний. Компьютерное интерактивное вспомогательное средство поддержки воспоминаний и общения (Computer Interactive Reminiscence and Conversation Aid, CIRCA) с помощью сенсорного экрана обеспечивает доступ к информации из прошлой жизни больных, стимулируя их долговременную память. Система CIRCA разрабатывалась мультидисциплинарной группой, включающей программистов, психологов и проектировщиков. В процессе проектирования CIRCA изучались потребности потенциальных пользователей, анализировались мнения членов их семей и профессиональных сиделок.

Утрата способности к познанию (в частности, потеря кратковременной памяти) обычно является последствием болезни Альцгеймера или инсульта. Частота заболеваний резко возрастает с возрастом: этой болезнью страдает каждый десятый человек старше 60 лет и каждый второй старше 90 лет. Более того, процентное соотношение больных, вероятно, будет возрастать по мере старения общества. В частности, ожидается, что к 2030 году число жителей Великобритании в возрасте старше 60 лет возрастет вдвое. По данным ООН, к 2050 году в мире каждый пятый человек будет старше 60 лет (в 2005 году — каждый десятый).

Сегодня отсутствует способ определения или устранения физических причин потери памяти, поэтому до тех пор, пока не удастся выработать профилактические меры, разработка компьютерных систем для поддержки больных должна обладать возрастающим приоритетом.

Следующую статью написали Гутенберг Гуэрра-Филхо и Яннис Алоймонос. Статья называется «Язык описания человеческой деятельности» (A Language for Human Action).

Основной целью антропоцентрических компьютерных систем является адаптация компьютерных технологий к нуждам людей, что, естественно, включает человеко-машинное взаимодействие. В антропоцентрической системе такое взаимодействие концентрируется на человеческих потребностях, возможностях и ограничениях. Разработчики антропоцентрических систем также фокусируются на анализе основанных на сенсорной моторике навыков людей в широком диапазоне активностей. Это позволяет разрабатывать интерфейсы между искусственными агентами и пользователями-людьми на основе парадигмы восприятия и действия. Такой подход, в свою очередь, ведет к пониманию поведения на основе моделей познания, что обеспечивает возможность описания информации и, в конечном счете, интеграции реального и виртуального миров.

Авторы предлагают использовать язык описания человеческой деятельности (human activity language, HAL) для компактного моделирования сотен человеческих действий. Структура языка, его синтаксис, морфология и кинетология (в терминологии авторов, кинетология — это «морфология» человеческих телодвижений) обладают гибкостью, требуемой для моделирования различных видов поведения человека. Для дальнейшей работы требуется применение морфологической организации так называемого «праксикона» (то есть своего рода «лексикона» человеческих движений) для обнаружения большего числа структур в описаниях на языке HAL.

Действия могут представляться, по меньшей мере, на трех языках — сенсорном, моторном и естественном. Сенсорный язык позволяет воспринимать и понимать действия, моторный позволяет генерировать действия, и естественный язык обеспечивает возможность общения по поводу действий. Работа авторов фокусируется на создании языка, отображающего низкоуровневые сенсорный и моторный языки в высокоуровневый естественный язык. Путем моделирования действий как языка можно сформулировать много интересных проблем в виде проблем трансляции: аннотирование видео для создания описаний активности; анимация персонажей под управлением естественного языка, обучение роботов путем имитации с использованием видео, управление роботами с использованием естественного языка. Как считают авторы, эти проблемы являются корневыми проблемами антропоцентрических компьютерных систем.

Авторами статьи «Интерактивный мультимедийный дневник для дома» (An Interactive Multimedia Diary for the Home) являются Гамхеваге де Сильва, Тошихико Ямасаки и Киехару Аизава.

Развитие технологий привело к появлению общедоступной возможности фиксации человеческого опыта, поэтому объем мультимедийной информации, накапливаемой индивидуальными людьми, существенно вырос за последние несколько десятилетий. Эта тенденция в сочетании с достижениями в области автоматического извлечения мультимедийной информации делает актуальными исследования в сфере непрерывного накопления и автоматической выборки персональной информации. Автоматическое сохранение и выборка информации о жизненном опыте в домашних условиях интересны по нескольким причинам. Именно в домашней среде происходят разнообразные памятные события. Иногда эти события, такие как первые шаги ребенка, невозможно зафиксировать вручную, а иногда люди не хотят самоустраниться из участия в событии, чтобы произвести фото- или видеосъемку.

В долгосрочной перспективе за счет использования подобных средств может быть обеспечена ценная информация для исследований, связанных с улучшением жилищных условий, оценкой человеческого поведения и т.д. В статье описывается экспериментальная среда, разработанная исследователями из National Institute of Information and Communications Technology и Keihanna Human Info-Communication Research Center (Япония).

Последняя статья тематической подборки — «Целостное восприятие и активное отображение для интеллектуальных систем поддержки водителей» (Holistic Sensing and Active Displays for Intelligent Driver Support Systems) написана Моханом Триведи и Шинко Ченгом.

Автомобиль кардинально изменил нашу жизнь, обеспечив человеку небывалую мобильность. Однако, несмотря на наличие многих преимуществ, моторные транспортные средства создают серьезную угрозу безопасности. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно во всем мире в дорожных авариях погибает около 1,2 млн. человек, а 50 млн. получает телесные повреждения (www.who.int/world-health-day/2004/infomaterials/world_report/en). Большинство дорожных аварий случается из-за ошибок водителей. По данным Национального управления по безопасности движения США, на американских автострадах в 2006 году 80% дорожных катастроф и 65% случаев, близких к катастрофе, были вызваны невнимательностью водителей (www-nrd.nhtsa.dot.gov/departments/nrd-13/810594/images/810594.pdf).

В современных автомобилях все чаще используются встроенные компьютерные системы безопасности, повышения надежности удобства для водителей. Однако для достижения эффективности эти технологии должны быть антропоцентричными — то есть должны обладать пониманием и обобщенного поведения водителя, и индивидуальных характеристик водителя конкретного автомобиля. Кроме того, эти технологии должны вводиться в действие чрезвычайно осторожно, чтобы гарантированно не запутывать и не отвлекать водителей.

В лаборатории интеллектуальных и безопасных автомобилей Калифорнийского университета в Сан-Диего исследователи из разных научных областей совместно проектируют и разрабатывают интеллектуальные системы поддержки водителей (intelligent driver-support system, IDSS). Эти междисциплинарные исследования ведут к созданию по-новому оборудованных транспортных средств, которые умеют воспринимать контекстную информацию из окружающей среды, от автомобиля и водителя, а также собирать реальные данные для разработки улучшенных алгоритмов анализа мультисенсорных показателей. В ходе этих исследований была создана перспективная технология динамического активного дисплея (dynamic active display), с помощью которого водителям сообщаются данные, вырабатываемые компьютерной системой автомобиля.

Вне тематической подборки опубликованы еще две статьи. Авторами статьи «Caravela: новая потоковая среда распределенных вычислений» (Caravela: A Novel Stream-Based Distributed Computing Environment) являются Шиничи Ямагива и Леонель Соуса.

Caravela (www.caravela-gpu.org) — это новая распределенная среда для применения потоковой модели на уровне центральных процессоров. В Caravela обеспечивается уникальный набор инструментальных средств программирования и управления вводом/выводом на локальных и удаленных машинах. В среде Caravela программисты могут легко генерировать и совместно использовать блоки потоковых моделей, каждый из которых представляет собой реализацию модели для различных приложений, которые система может выполнять в локальном или удаленном режиме. В среде требуются только процессорные ресурсы, нужные для исполнения блока потоковой модели, и она может использоваться для вычислений общего назначения, включая задачи численных вычислений, физическое моделирование и анализ данных.

Статью «Эмпирические тестовые обследования клиент-серверных систем» (Empirical Test Observations in Client-Server Systems) написал Лес Хэттон.

На основе формального статистического анализа базы данных дефектов двух коммерческих продуктов для разнородных приложений — синтаксического анализатора языка Cи и программы геофизического моделирования — проверялась гипотеза о том, что дефекты в графическом клиенте маскируют более серьезные дефекты в вычислительном сервере. В статье также оцениваются преимущества тестирования, продолжающегося уже после поставки программных продуктов и позволяющего уменьшить плотность дефектов, видимых конечным пользователям.

Всего вам доброго, Сергей Кузнецов (kuzloc@ispras.ru). 

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями