Регистрация
Имя: Пароль:
Забыл пороль

Хакеры Kinect меняют будущее робототехники

В течение 25 лет область робототехники сталкивалась с фундаментальной проблемой: если робот хочет перемещаться по миру, он должен быть в состоянии создать карту своего окружения и понять свое место в нем. Роботисты разработали инструменты для выполнения этой задачи, известные как одновременная локализация и картирование или SLAM. Но датчики, необходимые для построения этой карты, традиционно были либо дорогими и громоздкими, либо дешевыми и неточными. Лазерные матрицы стоят несколько тысяч долларов и весят несколько фунтов, а изображения, которые они получают, являются только двухмерными. Стереокамеры дешевле, легче и могут создавать трехмерные карты, но они требуют огромного количества вычислительной мощности. До тех пор, пока не будет разработан более простой метод по разумной цене, автономные роботы оказались в ловушке в лаборатории.

4 ноября решение было найдено - в видеоигре. В этот день Microsoft выпустила Kinect для Xbox 360, надстройку за 150 долларов, которая позволяет игрокам управлять действиями в игре, просто перемещая свои тела. Большая часть мира сфокусировалась на интерфейсе без контроллера, но робототехники увидели совершенно другое: доступную, легкую камеру, которая могла бы снимать трехмерные изображения в режиме реального времени.

Через несколько недель после выпуска устройства на YouTube появилось видео с роботами с поддержкой Kinect. Группа из Калифорнийского университета в Беркли привязала Kinect к квадротору - небольшому вертолету с четырьмя пропеллерами - позволяя ему автономно летать по комнате. Несколько студентов из Мюнхенского университета Бундесвера прикрепили Kinect к роботизированной машине и отправили ее через полосу препятствий. И команда из Университета Уорика в Великобритании создала робота, который мог перемещаться по обломкам после землетрясения и искать жертв. «Когда что-то стоит так дешево, это открывает всевозможные возможности», - говорит Кен Конли из Willow Garage, который продает робототехнический комплект с открытым исходным кодом за 500 долларов, который включает в себя Kinect. (Предыдущая версия без Kinect стоила 280 000 долларов.) «Теперь она в руках практически любого».

Уроды-роботы были не единственными, кто исследовал возможности Kinect. Исследователи, визуальные художники, и порнографические все начали брусчатку вместе самодельный проекты Kinect и размещение результатов онлайн. Художник Роберт Ходжин создал импровизированную анимационную программу захвата движения, которая позволяет пользователям управлять видео на ходу, превращая свои тела в выпуклых мультипликационных персонажей или отражающие ртутные капли. Два студента в Университете Германии в Констанце прикрутили Kinect к шлему, создавая навигационную систему для слепых. А компания под названием ThriXXX создала элементарную сексуальную игру, которая позволяет игрокам потирать женские части тела жуткой свободной рукой.

Ни один из этих проектов не был санкционирован Microsoft (особенно последний). Действительно, в течение последних нескольких месяцев, если вы хотели использовать Kinect для чего-либо, кроме Xbox, вы должны были установить самодельные драйверы, собранные вместе специальной группой хакеров. Тем не менее, официальный ответ компании на всю эту деятельность перешел от враждебности к принятию к активной поддержке. В июне Microsoft планирует выпустить комплект для разработки программного обеспечения, который позволит любому ученому или любителю создавать приложения для Windows, используя камеру и микрофон Kinect. Компания также предоставляет доступ к мощным алгоритмам, которые помогают машине распознавать отдельные тела и отслеживать движение, раскрывая силу, которая ранее была доступна только небольшой группе докторов наук. (Microsoft также работает над коммерческой версией своего комплекта для разработки программного обеспечения, которая позволит создавать целые новые предприятия с использованием технологии Kinect.)

Крупные производители уже давно осознали важность предоставления клиентам возможности модифицировать свою продукцию, и этот факт очевиден для всех, кто когда-либо обменивал шины заводского выпуска на рабочие характеристики. Многие успешные технологические компании поощряют независимых разработчиков строить на своих платформах, например, Windows, Facebook и iPhone App Store. И за эти годы моддеры внедрили несколько инноваций, которые выросли в целые категории продуктов, такие как горные велосипеды, машины с искусственным дыханием и родео-каяки.

Но сегодня несанкционированные тинкеры имеют больше власти, чем когда-либо. Сложные компьютеры, датчики и акселерометры - все это распространенные компоненты персональной электроники, которые можно купить за Best Buy за 100 долл. В результате, оборудование, которое недавно было доступно только исследовательским университетам или крупным корпорациям, теперь доступно любому, у кого есть мобильный телефон и паяльник. Это резко изменило тип проектов, которые могут взять на себя моддеры. «Если вы говорите об изменении спойлера на задней части Ford, это служит очень конкретной цели», - говорит Эрик фон Хиппель, профессор технологических инноваций в Слоунской школе менеджмента MIT. «Но камера глубины, акселерометр или чип GPS позволяют использовать не только одно приложение, но и широкий спектр новых действий».

Когда DIYers объединяют эти дешевые, мощные инструменты с совместным потенциалом Интернета, они могут предлагать такие инновации, которые когда-то появлялись только в высокобюджетных научно-исследовательских лабораториях. В 2009 году аспирант по имени Даниэль Ритц превратил два фотоаппарата Canon PowerShot A590 в импровизированный высокоскоростной сканер книг. Он подробно рассказал о проекте на веб-сайте DIYbookscanner.org, где с тех пор читатели опубликовали сотни изменений, предложений, обновлений и совершенно новых дизайнов. Проект MPGuino с открытым исходным кодом, в котором используется микроконтроллер Arduino для отслеживания потребления газа во время движения, вдохновил небольшое сообщество поклонников, которые помогают доработать и настроить гизмо. В декабре 2007 года кандидат в доктора наук Карнеги-Меллона по имени Джонни Чунг Ли произвел реинжиниринг Nintendo Wiimote для создания трехмерного дисплея, который отвечал положению его головы. Видео его взлома собрали миллионы просмотров на YouTube. В конце концов, Ли получил работу в Microsoft Applied Sciences Group, где он работал над Kinect, среди других проектов.

Твой компьютер
Увидимся сейчас

За 150 долларов Kinect приобретает мощное оборудование. Вот взгляд на то, как надстройка Xbox с огромным успехом знает, где вы находитесь и что делаете. - JT

  • 1

    Массив микрофонов

    Четыре микрофона точно определяют, откуда исходят голоса или звуки при фильтрации фона.

  • 2

    ИК-излучатель

    Проецирует образец инфракрасного света в комнату. Когда свет попадает на поверхность, рисунок искажается, и искажение считывается камерой глубины.

  • 3

    Глубина камеры

    Анализирует ИК-шаблоны для построения трехмерной карты комнаты и всех объектов и людей в ней.

  • 4

    Мотор наклона

    Автоматически корректируется в зависимости от объекта перед ним. Если вы высокий, он наклоняет коробку вверх. Если вы низкий, он знает, чтобы наклонить вниз.

  • 5

    USB-кабель

    Передает данные на Xbox через незашифрованный канал, что позволяет относительно легко использовать Kinect с другими устройствами.

  • 6

    Цветная камера

    Как веб-камера, это захватывает видеоизображение. Kinect использует эту информацию для получения подробной информации об объектах и ​​людях в комнате.

Иллюстрация: Кейт Фрэнсис / Браун Берд Дизайн

Для большинства компаний ответ на такие взломы находится где-то между доброкачественным пренебрежением и судебным процессом. Когда пользователи начали делать джейлбрейк iPhone - модифицировать операционную систему, чтобы она могла запускать неутвержденные приложения - Apple быстро объявила эту практику незаконной. (В июле прошлого года федеральные регуляторные органы определили, что джейлбрейк разрешен в соответствии с Законом о защите авторских прав в цифровую эпоху.) Когда хакер по имени Джордж Хотц опубликовал код, позволяющий любому запускать приложения или операционные системы на PlayStation 3, Sony ответила преследованием против Хотца, расследуя его Учетную запись PayPal и сбор IP-адреса всех, кто посещал его веб-сайт, до того, как рассчитаться в апреле

Тем не менее, несколько компаний приветствовали хакеров. Когда iRobot узнал, что ученые и любители перемонтируют его роботизированный пылесос Roomba, компания выпустила специальную версию без вакуума - iRobot Create - специально разработанную для модификации. «Это действительно повышает осведомленность о нашей компании», - говорит Кристен Стаббс, которая до недавнего времени работала менеджером информационно-пропагандистской программы iRobot. «Когда люди делают классные вещи с нашим роботом и нашей платформой, это отличная экспозиция».

Но до сих пор ни одна компания не делала так легко взломать продукт, столь же популярный, как Kinect, самый быстро продаваемый потребительский продукт всех времен. За четыре месяца продажи Kinect выросли на 10 миллионов. Это означает, что 10 миллионов человек теперь имеют полностью функционирующие глубинные камеры (которые измеряют расстояние между Kinect и объектами перед ним), сидящие в их жилых комнатах. И Microsoft предоставляет каждому из них инструменты и свое благословение для создания новых приложений с этими камерами. «Мы пытаемся вступить в новую эру компьютеров, в мир завтрашнего дня», - говорит генеральный менеджер по инкубации Xbox Алекс Кипман, который добавляет, что основанный на жестах интерфейс Kinect является ранним примером того, как мы скоро будем взаимодействовать со всеми наших компьютеров и бытовой техники. «Потребуется много людей - как внутри Microsoft, так и за ее пределами - чтобы это произошло».

Квартира Кайла Мачулиса в Беркли выглядит как музей малоизвестных технологий. Его стол завален редкими машинами - карманным компьютером для подростков под названием Cybiko; 40-кнопочный контроллер, созданный для игры Xbox Steel Battalion ; пара тактильных гаджетов, которые при касании покачиваются и дергаются, создавая иллюзию текстуры, а также множество секс-игрушек, осциллографов и устройств для отслеживания личных данных. Мачулис уже понял, как управлять большинством этих гаджетов, разместив исходный код драйверов (которые позволяют программистам подключать устройства к другим операционным системам или приложениям) на таких хакерских сайтах, как GitHub, чтобы каждый мог написать для них программное обеспечение. «По сути, я просто выбираю новое оборудование, что бы ни казалось интересным в то время», - говорит Мачулис.

Осенью прошлого года Мачулису показался интересным предстоящий Kinect. Пару лет назад он потратил недели на создание элементарной программы отслеживания тела; если он будет держать руку в нужном месте, его компьютер сможет это распознать. Kinect с его встроенными цветными и глубинными камерами обещал сделать этот процесс намного проще и сложнее. В тот день, когда Kinect был выпущен, Мачулис бросился к GameStop, стремясь первым опубликовать открытые драйверы для новой машины.

Мачулис был не одинок. Через час после того, как он вернулся в свою квартиру, он увидел на веб-сайте Adafruit Industries, компанию по производству аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом, управляемую хакерским импресарио Лимором Фридом. Компания предлагала вознаграждение в размере 1000 долларов тому, кто разместил первые драйверы Kinect с открытым исходным кодом для GitHub. Будущие моддеры должны представить себе возможность использовать Kinect с «Mac, Linux, Windows, встроенными системами, робототехникой и т. Д.», Говорится в объявлении. «Давайте перепроектируем это вместе, - поощрял он, - и создавали крутые вещи!»

Не все были в восторге от проекта. В тот же день в 16:00, отвечая на вопрос о так называемом конкурсе Open Kinect, представитель Microsoft сказал репортеру из CNET, что «Microsoft не потворствует модификации своих продуктов», угрожая «тесно сотрудничать с правоохранительными органами». и группы по безопасности продуктов, чтобы Kinect был защищен от несанкционированного доступа ». Adafruit отреагировала на это увеличением вознаграждения до 2000 долларов. Четыре дня спустя Microsoft выпустила еще одно заявление, указав, что компания не будет поддерживать практику использования Kinect с любым устройством, кроме Xbox, и «настоятельно рекомендует клиентам использовать Kinect для Xbox 360 с их Xbox 360, чтобы получить наилучший возможный опыт ».« Это глупо, - ответила команда Adafruit в онлайн-комментарии, - так что теперь мы заработали 3000 долларов ».

9 ноября Мачулис почти добил своего водителя. Это заняло немного больше времени, чем он ожидал, в основном потому, что для захвата потоковой передачи данных с USB-кабеля Kinect потребовалось дорогостоящее оборудование под названием USB-анализатор, которое продается по цене около 1000 долларов. Мачулис убедил Adafruit приобрести устройство и опубликовать результаты в Интернете, но этот процесс занял большую часть недели. Тем не менее, всего через несколько часов после того, как Adafruit опубликовал данные USB-анализатора, Мачулис и группа онлайн-сотрудников выяснили, как управлять двигателями Kinect, и инициализировали камеру. Моддер из Беркли лег спать около 1 часа ночи, уверенный, что никто не будет работать, пока он спит.

Но Мачулис не принял во внимание тот факт, что в тот же день Kinect был выпущен в Европе, где было еще утро. К тому времени, когда Мачулис проснулся, Хектор Мартин, хакер из Бильбао, Испания, получил приз. Мартин, у которого даже не было Xbox, представил видео, показывающее весь исходный код цветной и глубины камеры, отображаемый на его Acer Aspire. Ключом к быстрому достижению Мартина было решение Microsoft не шифровать USB-канал - тем самым делая данные, извлеченные Adafruit, легкодоступными. «Это было проще, чем я ожидал», - говорит Мартин. «Microsoft была достаточно хороша, чтобы сказать:« Мы не собираемся рассказывать вам, как это работает, но мы не собираемся мешать вам понять это ».»

Это доброжелательное отношение, похоже, не сочеталось с публичными заявлениями Microsoft. В дни, прошедшие после победы Мартина, никто не знал, как компания отреагирует на это публичное пренебрежение заявленными пожеланиями. «Все просто предполагали, что нам предъявят иск», - говорит Фил Торроне, креативный директор Adafruit.

Но это не остановило хакеров. Теперь, когда водители были публичными, каждый день, казалось, приносил захватывающие новые инновации. Немецкая компания под названием Evoluce создала систему управления на основе жестов для Windows. Группа интерактивных дизайнеров придумала способ использовать Kinect для превращения любой поверхности в интерфейс с несколькими касаниями, чтобы пользователь мог управлять действием на экране, проводя пальцем по столу, стене или книге. И два художника из Нью-Йорка создали цифровую марионетку, гигантскую птицу, которая двигалась в координации с рукой пользователя, запястьем и рукой. Проекты нашли активную аудиторию онлайн, где они были размещены на популярных технических сайтах, таких как Engadget, Boing Boing и TechCrunch. Новый сайт, Kinecthacks .com, был создан только для того, чтобы отслеживать массовые результаты. (По состоянию на середину мая на сайте было размещено 58 страниц видео.) Тем временем Мачулис и другие программисты продолжали улучшать открытые драйверы, выясняя, как настроить баланс белого цветной камеры, как управлять кадрами в секунду, и как сделать его совместимым с компьютерами Mac.

Однако, если хакеры были обеспокоены реакцией Редмонда, эти опасения развеялись 19 ноября, когда Алекс Киппман из Microsoft появился на Talk of the Nation, призывном шоу NPR, чтобы обсудить Kinect. Примерно через 18 минут после начала передачи ведущая шоу Ира Флатоу зачитала вопрос слушателя: «Собираетесь ли вы поговорить о парне, который взломал Kinect?» Кипман ответил, что технически Kinect не был взломан. Никто не обращался к проприетарным алгоритмам Xbox и не нашел способ обмануть систему. Они просто подключились к USB-соединению, которое Microsoft оставила открытой.

«Значит, никто не попадет в беду?» - спросил Флатоу.

"Абсолютно нет", сказал Кипман.

Через три месяца Microsoft пойдет еще дальше. На сайте Microsoft Research компания объявила, что будет проще, чем когда-либо, модифицировать Kinect, выпустив свой собственный комплект для разработки программного обеспечения. В течение нескольких недель репутация Microsoft в хакерском сообществе полностью изменилась. Вместо того, чтобы действовать как неуклюжий, безумный гегемон, он поддержал то, что выглядело как один из самых больших и успешных проектов по разработке открытого исходного кода, который когда-либо видел мир.

И был еще один сюрприз. В тот же день, что и в Microsoft Research, Джонни Чунг Ли, хакер Wii, который работал в Microsoft на Kinect, сделал собственное объявление. В своем блоге он признался, что именно он придумал идею конкурса Open Kinect, когда работал в Microsoft. После нескольких месяцев бесплодных попыток убедить компанию разрабатывать драйверы для Windows, он написал, что обратился к команде Adafruit и попросил их принять у себя конкурс. Он вложил призовые деньги сам. Ли покинул Microsoft для Google незадолго до того, как был объявлен набор для разработки программного обеспечения, и теперь, когда Microsoft взяла на себя обязательство открыть Kinect, он чувствовал себя комфортно, обнародовав. «Лучшие 3000 долларов, которые я когда-либо тратил», - написал Ли.

Объявление Ли стало последним триумфом для сообщества хакеров, которые начали поздравлять себя с тем, что показали Microsoft свою ошибку. «Каждый раз, когда Microsoft выпускает что-то с этого момента, они будут думать об этом», - предсказывает Адафрут из Torrone. «Я думаю, что они получили религию».

Сидя в своем угловом офисе в кампусе Microsoft, Крейг Манди, похоже, не подвергся недавнему обращению. Манди, директор по исследованиям и стратегии компании, проработал в Microsoft 19 лет. Он носит свое удостоверение личности на шнурке на шее, несмотря на то, что он является одним из самых влиятельных людей в компании. Манди может быть весьма красноречивым, обсуждая потенциал, который представляет Kinect, так называемый «естественный пользовательский интерфейс», который позволяет людям перемещаться по цифровому миру с помощью жестов, а не щелчков мышью и клавиатуры. «Мы хотим, чтобы люди взаимодействовали с компьютерами так же, как они взаимодействуют с другими людьми», - говорит Манди. «Это наша цель».

Но когда тема обращается к хакерам Kinect, манди Манди становится молчаливой. Была ли у него какая-либо реакция на конкурс Open Kinect? «Нет». Каково его мнение об Адафруте? “Не смотрел на это. Есть какие-нибудь мысли о Джонни Чонге Ли? «Я не знаю этого парня». И те хакеры, которые склонили Kinect к своей воле, по-видимому, заставляя его совершать подвиги, для которых он никогда не был предназначен? «Они просто шли по пути, который мы запланировали».

Действительно, реакция Microsoft на весь беспорядок Open Kinect выглядит следующим образом: здесь нечего смотреть. По словам Манди и Кипмана, компания всегда ожидала, что тинкеры будут экспериментировать с Kinect, поэтому они оставили USB-канал незашифрованным. По словам руководителей, Microsoft всегда планировала выпустить комплект для разработки программного обеспечения, но просто не могла выделить на него необходимые ресурсы, пока Kinect не был запущен. И те угрожающие публичные заявления, которые так проявили моддеры Kinect? Простое недопонимание - откровенный ответ неподготовленного представителя PR на вопрос о «хакерах».

Кто бы ни заслуживал похвалы, отношения между Microsoft и хакерами Kinect превратились в маловероятную любовь. Microsoft сейчас открыто ухаживает за моддерами. Когда в феврале компания анонсировала комплект для разработки программного обеспечения, она последовала за этой новостью с демонстрацией навигационной системы для слепых, разработанной командой Университета Констанца. «Мы можем помочь создавать вместе», - говорит Ануп Гупта, выдающийся ученый из Microsoft Research, который помог реализовать комплект разработки программного обеспечения. «Я думаю, что мы можем делать удивительные вещи». Тем временем хакеры готовы помочь. «Мне грустно, что большинство компаний не могут увидеть ценность своих продуктов вне их первоначальной идеи», - говорит Гектор Мартин, испанский хакер, который первым взломал Kinect. «Есть миллионы людей, у которых могут быть лучшие идеи, о которых они никогда не подумают».

Если у Microsoft есть какие-либо сомнения в том, что она сделала правильный вызов, пригласив хакеров в свой склад, недавний опыт Sony должен послужить наглядным уроком: менее чем через две недели после того, как Sony объявила о своем соглашении с Джорджем Хотцем, хакеры начали полномасштабное нападение на Sony ворвавшись в сеть PlayStation Network, службу потоковой передачи мультимедиа Qriocity, подразделение онлайн-развлечений и ряд других свойств, потенциально получая доступ к информации для входа в систему и информации о кредитной карте по меньшей мере 70 миллионов пользователей. PlayStation Network от Sony была недоступна в течение более трех недель, пока компания боролась за устранение нарушения - задержка, которая раздражала клиентов и наносила огромный ущерб репутации Sony. Хотя личность преступников остается загадкой, Sony предположила, что взлом может быть ответным шагом со стороны хакерского сообщества за преследование компанией Hotz. Другими словами, обнимая хакеров, Microsoft извлекла выгоду из их энтузиазма. Наказав их, Sony стала целью их значительного гнева.

Все больше компаний начинают применять подход Microsoft. Motorola недавно внесла поправки в политику блокировки своих телефонов Android, объявив, что будущие устройства будет легче модифицировать. У Sony Ericsson есть веб-страница, посвященная тому, как помочь хакерам разблокировать свои телефоны. В мае Google выпустила свой комплект разработки Android Open Accessory Development Kit, который предоставляет операционную систему тинкерам, которые хотят создавать свои собственные устройства на платформе Android. (Даже подразделение Sony PlayStation с опозданием попыталось присоединиться к усилиям. 2 марта, несмотря на то, что она продолжила дело против Hotz, компания объявила, что выпустит комплект разработки программного обеспечения для своего контроллера PlayStation Move, пытаясь «вдохновить приложения, которые мы никогда не могли себе представить ».)

Тем не менее, Microsoft не ждет кучу хакеров, чтобы раскрыть потенциал Kinect. Компания инвестирует миллионы долларов в традиционную модель. Команды исследователей создали грубый прототип своего рода голодека на базе Kinect - изображения, проецируемые в реальный мир в 3-х измерениях, которые реагируют на прикосновения. Другие объединяют камеру Kinect с продвинутой оптикой, чтобы создать ЖК-экран, который может передавать различные изображения различным зрителям. И Microsoft уже готовит свое первое крупное обновление программного обеспечения Kinect, которое будет фиксировать выражения лица и движения тела. Вся эта работа дорогая и сложная и является результатом многочасовой самоотверженной работы - такой, которая, вероятно, не будет воспроизведена сплоченной группой энтузиастов.

Или, по крайней мере, не сегодня. Это связано с тем, что высококачественная оптика, жидкокристаллические экраны следующего поколения и протоголоды стоят больших денег, а для их создания требуется много времени и тесного сотрудничества. Но когда-то глубинные камеры тоже были слишком дорогими; Kinect изменил это. И по мере того, как все больше и больше технологий становятся коммерциализируемыми - и по мере того, как Интернет продолжает облегчать совместную работу отдельных людей, сообщества хакеров будут становиться все более и более способными. Когда все получат доступ к одним и тем же ресурсам, победят лучшие идеи. И миллионы любителей обычно приходят с более интересными идеями быстрее, чем несколько тысяч профессионально нанятых инженеров.

Вот как Джонни Чунг Ли видит вещи в любом случае. Ли сидит во внутреннем дворике возле дома Чарли, знаменитого роскошного кафетерия своего нового работодателя, Google. Это солнечный апрельский полдень, и Ли одет в футболку с обезьяньей головой от хакерского снаряжения ThinkGeek. Хотя Ли стал чем-то вроде героя с тех пор, как стал публиковать информацию о своем участии в конкурсе Open Kinect, он сдержан. Он не заинтересован в перефразировании своих разговоров в Microsoft или в признании решения компании выпустить комплект разработки программного обеспечения. Это не имеет значения, говорит он. «Важно то, что столь интересное новое устройство было принято многими умными людьми, а плоды этого труда - той компанией, которая его создала», - улыбается Ли. «Я думаю, что это рисует светлое будущее».

Музыка: Pump Audio / Getty

Проводной нью-йоркский редактор Джейсон Танц ( [email protected] ) взял интервью у генерального директора Square Джека Дорси в выпуске 19.06.

Вернуться наверх. Пропустить до: Начало статьи.

Примерно через 18 минут после начала передачи ведущая шоу Ира Флатоу зачитала вопрос слушателя: «Собираетесь ли вы поговорить о парне, который взломал Kinect?
«Значит, никто не попадет в беду?
Была ли у него какая-либо реакция на конкурс Open Kinect?
Каково его мнение об Адафруте?
? Есть какие-нибудь мысли о Джонни Чонге Ли?
И те хакеры, которые склонили Kinect к своей воле, по-видимому, заставляя его совершать подвиги, для которых он никогда не был предназначен?
И те угрожающие публичные заявления, которые так проявили моддеры Kinect?