Смартфон определил интересующие пользователя объекты по взгляду
Американские инженеры создали алгоритм, позволяющий смартфонам понимать, на что сейчас смотрит пользователь, и тем самым более точно интерпретировать его голосовые команды. Он сопоставляет данные с передней и задней камер, и тем самым вычисляет точку, на которую смотрит человек. Это позволяет использовать в общении с голосовым помощником обезличенные команды, например, «Во сколько закрывается этот магазин?». Статья с описанием алгоритма будет представлена на конференции CHI 2020.
Голосовые помощники достаточно сильно развились за последние годы, но у них до сих пор остается несколько фундаментальных проблем, в том числе и слабая работа с контекстом. Например, зачастую они не понимают связи новой команды с предыдущим диалогом с пользователем, а также неспособны работать с указательными местоимениями. Однако в повседневном общении люди постоянно используют такую форму указания, поэтому она могла бы сделать голосовые помощники более похожими на людей.
Чтобы смартфон мог понимать, о чем именно говорит пользователь в таком случае, ему необходимо использовать данные от камеры. Самый очевидный способ реализации такого алгоритма — просто наводить камеру на интересующий предмет, чтобы он находился в центре кадра. Но это делает использование смартфона неестественным, поэтому разработчики под руководством Криса Харрисона (Chris Harrison) из Университета Карнеги — Меллона предложили одновременно использовать камеры с обеих сторон смартфона, чтобы определять направление взгляда человека, не заставляя его точно направлять смартфон.
Авторы воспользовались iPhone с iOS 13, потому что начиная с этой версии система позволяет одновременно использовать две камеры. Для распознавания направления разработчики воспользовались системным API для отслеживания положения головы. На его основе программа получает вектор с направлением головы и, зная параметры обеих камер, переносит его на данные с задней камеры.
Объекты на этих данных распознает встроенный в iOS фреймворк. Главное ограничение заключается в том, что он работает только со знакомыми объектами, однако разработчики предполагают, что это можно решить с помощью единой облачной базы данных. Алгоритм сопоставляет вектор с распознанными объектами перед камерой и ранжирует их по дальности от него.
Программа слушает пользователя в поисках активационной фразы, распознавая слова с помощью встроенного в систему алгоритма диктовки. После того, как пользователь сказал активационную фразу и команду, программа сопоставляет указательные местоимения в команде с объектами и формирует окончательную команду, в которой местоимения заменены на конкретные объекты. Поскольку приложение является демонстрацией метода, оно само обрабатывает команду и зачитывает ответ, но при желании команду можно отдавать на обработку системному голосовому помощнику или даже встроить в систему.
Один из троих авторов статьи работает в компании Apple, которая недавно подала патентную заявку на похожий метод, позволяющий уточнять команды с указательными местоимениями с помощью взгляда. В заявке описаны разные реализации такой системы, в том числе с умной колонкой со встроенной камерой, а также смартфоном, стоящим в комнате.
Григорий Копиев
Термопокрывало охладит электромобиль днем и согреет ночью
Китайские инженеры создали терморегулирующий материал и термопокрывало на его основе, которое защищает электромобиль от жары и холода без дополнительных затрат энергии. Термопокрывало состоит из двух частей, одна из которых представляет собой ткань на основе диоксида кремния и нитрида бора, а вторая на основе фольги из алюминиевого сплава. Использование материала в качестве автомобильного чехла позволило в жаркую погоду сохранять температуру в салоне почти на 28 градусов ниже, чем в салоне автомобиля без чехла, а ночью поддерживать температуру батарейного блока электромобиля почти на 7 градусов выше температуры снаружи. Статья опубликована в журнале Device. Поддержание определенной температуры необходимо не только для комфортного самочувствия человека, но и для нормальной работы многих технических устройств. Например, в холодную погоду литий-ионные аккумуляторы теряют емкость, а летом в жару перегреваются, что может привести к сокращению их срока службы или даже возгоранию. Чтобы удерживать температуру в нужном диапазоне, требуется дополнительная энергия на нагрев или охлаждение, и на это может уходить довольно много энергии, особенно если речь идет о больших аккумуляторных батареях — как, например, в электромобилях. Однако существует способ регулировать температуру объекта пассивным образом, не затрачивая для этого дополнительную энергию. По такому пути пошли инженеры под руководством Кэ Хан Цуя (Kehang Cui) из Шанхайского университета транспорта. Они разработали материал, который за счет своих излучательных свойств позволяет регулировать радиационный нагрев и охлаждение, и изготовили из него термопокрывало, которое назвали «термальный плащ Януса». Название в честь двуликого бога из римской мифологии отражает двухстороннее строение материала. Внешняя его сторона играет роль солнцезащитного инфракрасного радиатора, а внутренняя — роль широкополосного инфракрасного отражателя. Внешняя часть материала изготовлена из тонких волокон на основе диоксида кремния, которые покрыты наночастицами нитрида бора с гексагональной кристаллической решеткой. Волокна материала переплетаются вместе и образуют ткань. С обратной стороны к ней прикрепляется внутренний слой, изготовленный из алюминиевого сплава. Внешняя и внутренняя стороны материала обладают различными оптическими свойствами: сторона с тканью имеет высокий коэффициент отражения солнечного света до 96 процентов, а также высокую излучательную способность до 97 процентов в инфракрасном диапазоне, совпадающем с атмосферным инфракрасным окном с длинами волн от 7 до 14 микрометров, в то время как фольга из алюминиевого сплава, расположенная с обратной стороны, обладает высокой отражательной способностью со значением около 93 процентов и не имеет потерь во всем инфракрасном диапазоне (5-16,7 мкм). Это позволяет плащу отражать большую часть падающего солнечного излучения и при этом остывать за счет излучения фотонов в инфракрасном диапазоне. В то же время с внутренней стороны происходит рециркуляция фотонов, излученных объектом — они отражаются от материала. Для оценки эффективности термального плаща исследователи провели испытания с использованием двух электрокаров, припаркованных на открытом воздухе в типичных погодных условиях в Шанхае. Один из автомобилей был укрыт термочехлом. В то время как температура салона незакрытого автомобиля достигала 51 градуса Цельсия в полдень, температура салона автомобиля, укрытого чехлом, была на 27,7 градуса ниже. И на 7,8 градуса ниже значения температуры на улице. Температура батарейного блока автомобиля без чехла соответствовала температуре окружающей среды, в то время как температура батареи электромобиля, укрытого материалом, была на 8 градусов ниже дневной температуры. В зимнюю ночь, когда уличная температура опускалась ниже нулевой отметки, термочехол помогал удерживать температуру батарейного блока на 6,8 градуса Цельсия выше, чем снаружи. Инженеры отмечают, что материал термопокрывала разработан таким, чтобы его можно было масштабировать в производстве. Для этого им пришлось пойти на некоторые компромиссы. Например, использование более тонких волокон кремния повысило бы солнечную отражательную способность, но они были бы менее прочными и не могли бы быть изготовлены с использованием промышленных технологий, уже существующих на рынке. Кроме того, используемые материалы, включая алюминий, кремний и нитрид бора, являются недорогими, что делает плащ легким, прочным и огнестойким. Он может использоваться не только для изготовления автомобильных чехлов, но и, например, в качестве материала для покрытия зданий и даже космических аппаратов. Ткани на основе материалов с разными излучательными свойствами могут использоваться и для создания одежды. Например, недавно мы рассказывали о бельгийских физиках, которые спроектировали ткань, одежда из которой может быть теплой или очень легкой в зависимости от того, какой стороной она надета. Это достигается за счет разницы между излучательными свойствами двух сторон ткани.