Любая поверхность как сенсорный экран – с SAWsense

Сенсорные интерфейсы удобны в использовании, но зачастую они существенно усложняют и удорожают устройства. Разработка группы инженеров из Университета штата Мичиган в Анн-Арбор позволяет использовать в качестве контактной поверхности для жестового управления буквально все что угодно – от столешницы, стены или оконного стекла до рукава одежды пользователя. При этом аппаратную часть устройства образует один-единственный датчик – высокочувствительный звукосниматель с габаритами 2,65х3,50 мм, способный воспринимать поверхностные акустические волны (surface acoustic waves, SAW).

Исходно такие звукосниматели создавались для вкладных наушников со встроенным микрофоном, дающих носителю возможность уверенно общаться с удаленным собеседником даже в условиях значительных шумов. Сверхмалый звукосниматель детектирует в этом случае поверхностные волны, распространяющиеся внутри головы пользователя – от голосовых связок к внутреннему уху. Точно такое же устройство, снабженное разработанными в Анн-Арбор алгоритмами обработки сигнала и средствами машинного обучения, при контакте практически с любой поверхностью позволяет точно определять, на каком расстоянии от него прикоснулся к ней палец оператора, на какую приблизительно дистанцию сместился, сколько совершил постукиваний и какой продолжительности и т. п.

В качестве первичной демонстрации исследователи закрепили такой датчик на одной из ножек обычного серийного ноутбука, на котором было установлено управляющее ПО их сенсорно-акустической системы, получившей название SAWsense. В результате сама поверхность стола по соседству с этим мобильным ПК стала чувствительной к прикосновениям: пользователь смог взаимодействовать с элементами интерфейса, посещать веб-сайты, прокручивать текстовые документы и выполнять прочие повседневные операции, просто водя и постукивая пальцем по столешнице.

SAWsense уже готова к распознаванию стандартных жестов, таких как смахивание (swipe) и многократное постукивание (tap). При добавлении второго датчика возможности системы еще больше расширяются за счет уверенного определения направлений и более точных измерений перемещения пальца по поверхности. Поверхность при этом не обязана быть ни ровной, ни даже строго твердой: показана высокая восприимчивость SAWsense к жестовым командам, отдаваемым и на объектах сложной формы, и на плотных тканях.

Помимо команд, система обучается распознавать различные виды активности, акустические волны от которой распространяются по контактной поверхности. Так, размещенная на поварском столе SAWsense через короткое время стала уверенно различать, какие его вибрации соответствуют процедурам чистки овощей, резки мяса, вымешивания теста и т. п., что открывает новые возможности для оснащенных подобными датчиками элементов интернета вещей. Уже сегодня точность работы SAWsense достигает, по заверениям ее создателей, 97%, что позволяет надеяться на сравнительно скорый запуск ее и подобных систем в серию.