Глаз как альтернатива компьютерной мышке – технология EyePoint (часть 1)
Исследователь из Стэнфордского университета создал альтернативу компьютерной мыши, которая позволяет пользователю открывать ссылки, выделять текст и прокручивать изображения на экране, просто взглянув на экран и нажав на клавишу на клавиатуре. С помощью стандартного аппаратного обеспечения для отслеживания движений глаза – специального компьютерного экрана с камерой высокого разрешения и инфракрасными диодами – Ману Кумар (Manu Kumar), студент докторантуры, работающий с профессором по вычислительной технике Терри Виноградом (Terry Winograd), создал новый пользовательский интерфейс, с которым легко работать.
«Технология для отслеживания движения глаз была разработана для инвалидов, - объясняет Кумар. – Но мы пытаемся сделать ее более полезной для пользователей с обычными возможностями». Он утверждает, что у здоровых людей обычно более высокие стандарты в отношении простых в применении интерфейсов, и раньше им не нравилась технология отслеживания движения глаз, с которой работают инвалиды.
В основе технологии Кумара лежит ПО под названием EyePoint, которое работает со стандартным аппаратным обеспечением для отслеживания движений глаз. В программе применяется метод, заключающийся в том, что в пользователь должен посмотреть, например, на гиперссылку и удержать «горячую кнопку» на клавиатуре (обычно она расположена справа на цифровой клавиатуре). Область экрана, на которую направлен взгляд, увеличивается. Затем человек акцентирует внимание на увеличенной зоне и отпускает клавишу, нажимая таким образом на ссылку.
Методика Кумара может повести интерфейсы, отслеживающие направление взгляда, в верном направлении. Вместо разработки общего типа интерфейсов на основе направления взгляда, которые полностью контролируются движением глаз – например, системы, в которой пользователь смотрит на определенную ссылку, затем мигает, чтобы осуществить нажатие – он задействовал и руки, что делает взаимодействие более естественным. «Ему пришла правильная мысль – заставить глаз дополнить работу руки», говорит Роберт Джейкоб (Robert Jacob), профессор вычислительной техники в университете Тафтса в Медфорде, штат Массачусетс.
Технология отслеживания движений глаз зародилась еще в начале 1900-х годов. С помощью фотографической пленки исследователи улавливали отраженный от глаз объекта свет и на основе этой информации изучали, как люди читают и смотрят на картины. Но сегодняшняя технология включает камеру с высоким разрешением и несколько инфракрасных светоизлучающих диодов. Такое аппаратное обеспечение встроено в фальш-панель дорогих мониторов; экран, используемый Кумаром, стоит 25 000 долл. США. Камера улавливает движение зрачка и отражение инфракрасного света от роговицы, который затем используется как ориентир, поскольку он не двигается.
Однако даже лучшая система отслеживания движения глаз не совершенна. «Глаз на самом деле не очень стабилен», говорит Кумар. Даже когда человек зафиксировал взгляд на чем-либо, зрачок подрагивает. Так что Кумар написал алгоритм, позволяющий компьютеру в реальном времени сглаживать дрожание зрачка. По словам Кумара, остальная часть исследования касается изучения того, как люди смотрят на экран, и поиску способа создать интерфейс, который «не перегружает зрительный канал». Иными словами, он хотел, чтобы пользователь, работая с его интерфейсом, чувствовал себя естественно.
Глаз как альтернатива компьютерной мышке – технология EyePoint (часть 2)
Одной из важных характеристик интерфейса является то, что для его работы пользователю не нужно контролировать курсор. В отличие от повсеместно распространенной сегодня системы на основе мыши, EyePoint не показывает, куда смотрит человек. Предыдущие исследования показали, что пользователя отвлекает знание того, куда он смотрит, поскольку тогда он сознательно пытается контролировать это направление. В ходе проведенных Кумаром исследованиях по возможностям использования он выяснил, что производительность людей падала, когда в систему была внедрена синяя точка, следовавшая за движением глаз. В исследовании приняли участие 20 человек. Кумар обнаружил, что подопытные пользователи, которым нужно было напечатать и указать что-то, могли сделать это быстрее с помощью взгляда, чем посредством мыши, хотя частота ошибок была довольно высокой – 20%. Но в целом около 90% участников исследования сообщили, что предпочитают EyePoint мыши.
Проблемы может вызвать эта частота ошибок в 20%, заявил профессор лаборатории СМИ и искусства в Массачусетском технологическом институте Тед Селкер (Ted Selker). «Это очень много, поскольку пользователь может заметить существенное снижение точности уже всего при 5%». Селкер добавляет, что низкий уровень точности может затруднить задачу редактирования текста.
Кумар признает, что система не идеальна, но утверждает, что многие ошибки совершили люди, из-за отсутствия практики нажимавшие на ссылки, на которые, по их мнению, они смотрели, но которые на самом деле лишь входили в зону бокового зрения. В самом деле, сенсорная панель и трекбол работают не столь хорошо, как мышь, но все же являются жизнеспособными устройствами ввода. По словам Кумара, он работает над алгоритмами, которые смогут сделать EyePoint более точным благодаря учету ошибок, связанных с боковым зрением. Тем не менее он допускает, что некоторым людям EyePoint не подойдет – например, носящим толстые очки, особые контактные линзы или страдающим от затуманенного зрения, или амблиопии.
Но даже в этом случае Кумар уверен в технологии и в ее развитии как инструмента для широких слоев общества. В связи с этим он протестировал несколько различных схем интерфейса – все в рамках проекта пользовательского интерфейса с функцией Gaze (Gaze-enhanced User Interface Design - GUIDe). Другое приложение, EyeExposé, создано для функции Apple OS X под названием Exposé. В рамках этой функции пользователь может нажатием клавиши F11 свернуть все открытые окна, а затем перенести курсор мыши в окно, которое он желает вынести на передний план. С помощью EyeExposé пользователь может нажать F11, а затем вывести наверх нужное окно, нажав кнопку на клавиатуре. Кроме того, Кумар изменил клавишу «отключения прокрутки» в приложении EyeScroll: по мере чтения экран медленно открывает дальнейший текст. В дополнение к этому Кумар тестирует модифицированную версию клавиш пролистывания страниц вверх и вниз. Когда пользователь дочитывает страницу до конца, программа автоматически прокручивает страницу; чтобы помочь читателю сохранить скорость, часть экрана, на которую он смотрел в последнюю очередь, выделяется.
Шумин Жаи (Shumin Zhai), сотрудник исследовательского центра IBM Almaden в Сан-Хосе, штат Калифорния, и пионер в области отслеживания движений глаз, говорит, что важный аспект стэнфордского исследования заключается в том, что «Кумар старался сделать технологию отслеживания движений глаз практичной для повседневного применения». Однако Жаи утверждает, что средний человек может столкнуться с трудностями, поскольку ему придется пройти процесс калибровки, в ходе которого программа измеряет, насколько быстро движется зрачок.
Существуют признаки того, что технология отслеживания движений глаз вскоре может появиться на потребительском рынке. Настольные системы и ноутбуки Apple теперь оборудуются встроенной камерой для видеоконференций. Если добавить к этому камеру с высоким разрешением, инфракрасные светодиоды и программное обеспечение, машины Apple смогли бы поддерживать приложения из проекта GUIDe, сообщил Кумар. Если данная технология понравится потребителям, и если стоимость аппаратного обеспечения снизится до разумного уровня, интерфейсы с функцией отслеживания движений глаз могут стать привлекательной и интересной альтернативой компьютерной мыши или сенсорной панели в ноутбуках. «Когда все работает, это почти похоже на волшебство, - сказал Джейкоб из университета Тафтса. – Создается впечатление, что компьютер читает ваши мысли, и это действительно сильное ощущение».
