Программирование процессоров моторола

Авторы:
Анна Вальгарда. Лоуренс Бур. Василики Цакнаки. Даг Сванес


наверх  В ближайшем будущем умные материалы будут иметь вычислительную мощность. Встроенную в виде графеновых транзисторов или нанотрубок [1]. Это будут конечные вычислительные композиты: материалы. Которые обладают классическими материальными качествами. Такими как структурная прочность. Гибкость, текстура. Вес и цвет. Но которые также способны воспринимать. Приводить в действие и вычислять [2Действительно. Компьютеры не будут вещами сами по себе. А скорее будут встроены в материалы. Которые составляют наше окружение. Это также означает. Что то, как мы взаимодействуем с компьютерами и как мы их программируем, изменится. Следовательно. Мы спрашиваем. На что была бы похожа практика программирования и придания формы таким материалам. Как мы могли бы ознакомиться с динамикой этих материалов и их различными комбинациями причин и следствий? Какие инструменты нам понадобятся и как они будут выглядеть? Будем ли мы программировать эти вычислительные композиты через внешние компьютеры. А затем передавать им код. Или программирование будет происходить ближе к материалам? В этой статье мы очерчиваем новую исследовательскую программу. Которая плавает между воображаемым будущим и развитием материальной практики программирования [1].

наверх  Идеи

ins01.gif

наверх  Представление практики материального программирования

Центральное место в практике проектирования взаимодействия занимает создание связей и отношений между действиями пользователя и функциями артефакта. Поэтому для проектирования интерактивных артефактов требуется понимание потенциальной динамики между сенсорными и исполнительными механизмами в материалах. С помощью которых мы проектируем. Все дело в том. Чтобы прочувствовать потенциальный состав причины и следствия. Однако достижение такого воплощенного понимания реально возможно только через исследования материалов. Которые мы используем для проектирования. По мере роста разнообразия и сложности вычислительных композитов в течение следующего десятилетия станет актуальным разработать практику проектирования. Которая позволит проектировщику поддерживать этот уровень исследований. Мы предполагаем что материальное программирование станет такой практикой [1].

ins02.gif

Поддержка кинестетической творческой практики. Материальное программирование дополнит традиционное создание физической формы созданием временной формы; вместе они составят будущую практику проектирования взаимодействия [2]. Действительно. Материальное программирование было бы практикой программирования. Которая позволяет дизайнеру оставаться в материальной сфере. Дизайнер будет программировать непосредственно на материале и. Таким образом. Иметь доступ из первых рук. Чтобы исследовать и испытать результат различных интерактивных композиций. Это позволило бы минимизировать расстояние между программированием и исполнением и обеспечить проектировщику (программисту) доступ к опыту причин и следствий в реальном времени. Эта непосредственность позволит преодолеть интеллектуальный и физический разрыв. Который мы знаем из других отстраненных методов программирования. И предоставит возможность для кинестетического мышления [3].

Инструменты для программирования материалов. Материальная практика программирования-это практика программирования с использованием физических инструментов. Имея в руках инструменты. Работая непосредственно с материалом. Дизайнер сможет достичь воплощенного ощущения его интерактивных и выразительных свойств. Каждый из таких инструментов будет иметь определенную функцию. Разработанную с точки зрения проектировщика. А не с точки зрения логики программирования. Ограничивая область действия каждого инструмента. Можно было бы также создавать довольно сложные инструменты. Такие инструменты могут потребовать некоторого обучения и опыта. Но мы предполагаем. Что профессиональные дизайнеры взаимодействия будут готовы инвестировать необходимое время и усилия. Однако эти инструменты не потребуют от дизайнера высоких технических навыков. А только навыков проектирования взаимодействия. По сути, мы представляем себе будущую практику проектирования. В которой мы используем традиционные материальные инструменты и машины для разработки физической формы проектов. А инструменты материального программирования-для разработки временной формы интерактивных артефактов.

Расположение и реальное время. Программирование материалов будет происходить на месте. А не через отдельный настольный компьютер. С физическими инструментами. Работающими непосредственно с материалами. Это снизило бы порог для дизайнеров. Чтобы действительно исследовать потенциал нового материала в контексте и. Таким образом. Дать им лучшее представление о пространстве дизайна. Такая расширенная поддержка кинестетической творческой практики и заказных конструкций, вероятно. Приведет к более сложным выражениям. Приспособленным к их контексту использования. Материальное программирование было бы, однако. Ограниченным. Если бы оно было единственным средством программирования интерактивных артефактов. Поэтому мы предполагаем интеграцию с более сложным внутренним алгоритмическим программированием и доступ к базам данных. Когда это необходимо. В этом смысле материальное программирование можно рассматривать как разновидность программирования интерфейса. Тем не менее. В некоторых случаях может вообще не быть никакого бэк-энда. И интерактивные артефакты могут быть разработаны только из работы с этими вычислительными композитами.

наверх  Набросок материала Практика программирования

Чтобы лучше понять. Что мы подразумеваем под инструментами для программирования материалов. Мы представляем здесь некоторые наброски физических инструментов для программирования вычислительных композитов. Чтобы передать функциональность этих эскизов инструментов. Мы предполагаем существование очень конкретного вычислительного композита: материала. Изменяющего форму. Который может реагировать на воздушный поток. Мы предполагаем. Что этот вычислительный композит будет использоваться в дизайне интерьера и архитектуре, например. В интерактивных фасадах или в мебели (рис. 1Размышляя и применяя практику формирования поведения этого композита. Мы обсуждаем качества того. Как могло бы выглядеть материальное программирование для дизайнеров взаимодействия.

Например, мы предполагаем. Что инструменты. Необходимые для программирования изменений формы. — это инструмент Выбора и инструмент силы (рис. 2). Инструмент Select используется для указания того. Какая область материала активируется для программирования. Проводя по ней щеткой. Инструмент Select также можно использовать для копирования и вставки запрограммированной области в другие области. Инструмент силы используется для программирования поведения изменения формы относительно того, когда. Где и как сила должна быть приложена к материалу. Имитируя тянущее движение. Оба инструмента вдохновлены известными методами манипулирования материалами. Такими как чистка (выбор) и вытягивание (перемещение). Чтобы свести к минимуму расстояние между программированием и исполнением. Инструменты работают с материалом. Подключаясь по беспроводной сети к его встроенной вычислительной мощности. Материал активируется. Когда инструменты находятся в непосредственной близости от него. Это позволяет осуществлять обмен информацией между инструментом и материалом. Аналогично, удаление инструмента от материала приведет к

Когда речь идет об этом конкретном материале. Мы заинтересованы в программировании взаимосвязи между воздушным потоком и результирующим изменением формы материала. Поэтому первым шагом является выбор области. Которая должна изменить свою форму. Проведя по ней щеткой с помощью инструмента Select (рис. 3). Путем регулировать измерение расстояния на инструменте. Зоны материала более большие чем ряд оне оружия можно легко выбрать. Это было бы необходимо. Если бы конструкция требовала большой поверхности материала. Использование инструмента Выбрать позволяет проектировщику программировать различные модели поведения в различных частях материала. Следующим шагом является подключение силового инструмента к материалу. Независимо от ввода. Дизайнер может начать исследовать пространство выражения изменений формы и ознакомиться с выразительными свойствами конкретного вычислительного композита (рис. 4Когда конструктор тянет или толкает ползунки на силовом инструменте. Материал реагирует выступами в соответствующем направлении. Ползунки управляются непосредственно руками. И инструмент реагирует на приложенное давление (темп пальцев). Которое затем переводится в силу силы в материале (темп изменения формы). Играя с различными силами. Приложенными к выбранной области. Дизайнер может получить представление об изменяющих форму качествах материала и взаимосвязи между действиями на силовой инструмент и реакцией материала. Поскольку один непрерывный удар по силовому инструменту приводит только к одному непрерывному движению в материале. Инструмент также допускает слои сил. Что позволяет создавать более сложные формы изменения формы.

После этого проектировщик может использовать тот же инструмент одновременно с увеличением потока воздуха (входного) на нужных участках материала (рис. 1). Опять же, дизайнер может играть с различными моделями реакции—будь то простое действие-реакция. Или если увеличение воздушного потока должно привести к более сложным моделям изменения формы. Наконец, когда дизайнер нашел желаемую связь между выражением и воздушным потоком. Инструмент Select можно использовать для копирования и вставки в другие части материала—или в другой кусок материала. Если это необходимо.

Таким образом. Программирование материалов может быть сродни исполнению сложного танца или постепенному формированию форм в глине. В зависимости от опыта дизайнера. Это может быть ремесленная исследовательская практика или тщательно составленная практика дизайна. Чем больше опыта. Тем более сложные выражения дизайнер сможет составить. Ключом к этому является открытость инструментов и реакция на ввод в реальном времени.

наверх  Опираясь на Соответствующие практики программирования

В большинстве случаев режим программирования компьютеров по умолчанию является текстовым. Однако существуют альтернативы текстовым языкам программирования. Которые уместно обсудить в связи с материальным программированием. Визуальное программирование. Материальное программирование и программирование на примере, например. Все они поддерживают исследовательские методы проектирования. Минимизируя расстояние (как ментальное. Так и физическое) между программированием и исполнением. Здесь мы обсудим взаимосвязь между качествами этих практик программирования и материальным программированием.

Визуальное программирование. Визуальное программирование работает путем замены текстового кода визуальными нотациями (т. е. 2D-представлениями) и инструментами как средствами построения программного обеспечения (рис. 5) [4]. Таким образом. Визуальное программирование использует способность людей легко распознавать визуальные паттерны и работать с ними. Тем самым сводя к минимуму необходимость обучения. Визуальное программирование хорошо помогает быстрому развитию. Особенно на ранних стадиях проектирования. Отчасти это связано с низким порогом изменения логической структуры программы. Что позволяет легко исследовать различные варианты проектирования в исследовательской манере.

Материальное программирование также использовало бы это последнее качество. Поскольку программирование и исполнение происходят в одной и той же материальной сфере. Текстовый или графический обзор структуры данных и алгоритмов, однако. Не будет интегрированной частью практики. Хотя он может быть доступен в другом месте.

Материальное программирование. Материальные среды программирования используют физические объекты для представления различных программных элементов. Команд и структур управления потоками (рис. 6) [5]. Здесь манипуляция и расположение в пространстве этих объектов используются для построения алгоритма. Подобно визуальному программированию. Осязаемое программирование обеспечивает видимую и осязаемую организацию программы. Исключающую уровни абстракции. Тем не менее. Опираясь на физические манипуляции. Материальное программирование еще менее абстрактно. Чем визуальное. Что означает. Что оно еще менее способно поддерживать разработку сложных алгоритмов. Однако важным преимуществом является то. Что он ссылается на некоторые наши переживания в физическом мире.

Таким образом. В физическом мире действуют как материальные. Так и материальные программы. Однако, в то время как осязаемость в материальном программировании обычно остается скорее познавательной деятельностью. Удаляя дизайнера из подручного материала. Материальное программирование было бы воплощенной деятельностью. Тесно связанной с выразительным потенциалом материала.

Программирование на примере-это практика. В которой программист демонстрирует алгоритм системе путем записи набора действий через артефакт/интерфейс. Который затем может быть воспроизведен в этом артефакте/интерфейсе (рис. 7)[6]. Программирование на примере обычно применяется в ситуациях. Когда артефакт является одноразовым и доступным и осязаемым, например. При проектировании интерфейсов изменения формы и роботов. Как и визуальное и осязаемое программирование. Программирование на примере имеет низкий порог входа для начинающих и тех. Кто из нетехнических дисциплин. Далее, полное отсутствие абстракций делает составление поведения непосредственным. Привлекательность программирования на примере в контексте дизайна заключается в том. Что оно позволяет дизайнерам использовать свои неявные/телесные знания таким же образом. Как и не вычислительные продукты. Однако ограниченные тем. Что позволяют материалы. Исполнительные механизмы и датчики в артефакте.

В программировании на примере мы признаем качество программирования материала. Заключающееся в работе почти непосредственно с проектируемым материалом. Который должен быть запрограммирован. Однако программирование на примере часто приводит к ограниченному пространству проектирования. Специфичному для артефактов. Вместо этого инструменты. Используемые в программировании материалов. Позволяют проектировщику. По крайней мере. Один уровень абстракции. Обеспечивая большее пространство действий и. Следовательно. Потенциально более сложные проекты. Кроме того, предполагаемые инструменты позволят использовать более широкий спектр приложений. Которые исключительно используют свойства вычислительного композита из-за их специфических связей с материалами.

наверх  Почему Материальная Практика программирования?

В данной статье мы представили понятие материального программирования как будущую практику проектирования вычислительных композитов [1Такая практика была бы способом для проектировщиков исследовать и испытать динамику вычислительных материалов. С которыми они работают. Это, в свою очередь. Поддержит кинестетическую творческую практику дизайнеров. Мы полагаем. Что тогда они станут способны создавать более сложные и сложные временные формы в своих конструкциях. Мы предлагаем эту практику, зная. Что современные технологии и материалы не совсем готовы ее поддерживать. Но мы убеждены. Что они могут быть в не слишком отдаленном будущем. Будущая материальная практика программирования не будет выглядеть так. Как это было предложено выше. Поэтому вклад здесь заключается в том. Чтобы аргументировать качества. Которые такая практика будет воплощать. Которые являются четырехкратными:

Во-первых, практика программирования материала не будет полагаться на какое-либо прямое представление программных действий. Выполняемых на материале. За пределами самого материала. Таким образом. Практика программирования материала объединяет режимы программирования и выполнения. Избегая при этом ненужных абстракций. Которые могли бы отвлечь внимание от материала. Аргумент здесь заключается в том. Что чем лучше проектировщик взаимодействия знает материал. Находящийся под рукой. Тем более сложным и законченным будет дизайн. Вместо того. Чтобы формировать эти временные измерения с помощью отдельных средств (например. Путем написания кода только на отдельном компьютере). Фактическое интерактивное поведение материала исследуется и программируется на материале в реальном времени и на месте.

Во-вторых, мы видим. Как инструменты приближают нас к реальной практике придания формы в дизайне взаимодействия. Благодаря этой практике уникальные интерактивные и физические свойства конкретных материалов легко играют ключевую роль как в разработке концепции. Так и в реальном создании. В каком-то смысле программирование материала может быть более соответствующим традиционным методам крафта. Где для создания материала используется несколько специальных инструментов. Которые могут быть освоены с помощью практики и навыков. Приобретенных с течением времени. Это похоже на работу серебряного мастера. Силовой инструмент, например. Предоставляет возможность исследовать различные ритмы и направления движения в изменяющем форму вычислительном композите. Поддерживая понимание свойств рассматриваемого вычислительного композита.

В-третьих, поскольку физическое взаимодействие с материалом занимает центральное место в этой практике программирования. Дизайнер может постепенно развивать неявные телесные навыки и знания о том. Как использовать выразительные свойства как инструментов. Так и материалов. Эти инструменты позволяют дизайнеру взаимодействия использовать свое тело так же. Как и при создании некомпьютерных материалов. Позволяя и используя выразительный потенциал дизайнера. Это может, например. Отразиться в плавном и утонченном скольжении больших пальцев по скользящим участкам силового инструмента. Чтобы исследовать скорость и ускорение изменения формы материала.

В-четвертых. Инструменты допускают по крайней мере один уровень абстракции. Что позволяет проектировщику использовать возможность запрограммированной причины и следствия в вычислительных композитах. Другими словами. Отношение ввода/вывода не обязательно должно быть один к одному. А скорее может принимать другие временные формы и промежуточные зависимости. Кроме того, мы также видим хорошую возможность для этих материалов сочетаться с более совершенными вычислительными мощностями. Когда-то внедренными в проекты. Таким образом. Мы представляем себе программирование материала в сочетании с более продвинутыми алгоритмами и базами данных в фоновом дизайне. Который, вероятно. Будет опираться на традиционное текстовое программирование. В этом смысле вычислительные композиты и материальное программирование можно рассматривать как переднюю часть облачного Интернета вещей с точки зрения программирования.

Наконец, важным бонусом является то. Что практика материального программирования. Скорее всего. Понравится более широкому кругу практиков дизайна и ремесла. Таким образом. Дизайн наших будущих артефактов и окружающей среды не будет зависеть только от дизайнеров. Воспитанных в технологическом образовании и практике. Мы предполагаем. Что этот более широкий круг участников, вероятно. Приведет к более разнообразному диапазону материальных выражений.

Поскольку предложения новых идей и исследовательских программ идут. Полная реализация материальной практики программирования не произойдет завтра. Работа в этом направлении потребует сотрудничества со стороны материаловедения. Информатики и взаимодействия-и промышленного дизайна. В конце концов. Он будет выглядеть совсем иначе. Чем набросанные инструменты. Предложенные здесь. Однако с этой работой мы намерены начать придавать форму новым возможностям. Которые мы имеем перед собой.

наверх  Рекомендации

1. Вальгарда А., Бур Л.. Цакнаки В. и Сванаес Д. Материальное программирование: практика проектирования вычислительных композитов. Конференция стран Северной Европы по взаимодействию человека и компьютера. 2016, статья № 46.

2. Вальгарда А. и Редстрем Дж.Вычислительные композиты. Материалы конференции по человеческому фактору в вычислительных системах. 2007, 513–522.

3. Сванес Д. Кинестетическое мышление: неявное измерение дизайна взаимодействия. Компьютеры в поведении человека 13, 4 (1997), 443-463.

4. Майерс Б. А. Визуальное программирование. Программирование на примере и визуализация программ: таксономия. Материалы конференции по человеческому фактору в вычислительных системах. 1986, 59–66. DOI: 10.1145/22627.22349

5. Ху Ф., Зекельман А.. Хорн М. и Джадд Ф. Стробики: исследования в материальном программировании. Материалы 4 — й Международной конференции по дизайну взаимодействия с детьми. 2015, 410–413.

6. Raffle, H. S., Parkes, A. J., and Ishii, H. Topobo: Конструктивная сборочная система с кинетической памятью. Материалы конференции по человеческому фактору в вычислительных системах. 2004, 647–654.

наверх  Авторы

Анна Вальгарда — доцент и руководитель лаборатории IxD в Копенгагенском университете информационных технологий. Ее исследования сосредоточены на практике проектирования взаимодействия. А также на разработке новых материальных выражений для интерактивных артефактов. akav@itu.dk

Лоуренс Бур-доцент кафедры дизайна взаимодействия в лаборатории IxD Копенгагенского университета информационных технологий. Он проводит конструктивные проектные исследования. Чтобы исследовать и размышлять о новых формах и приложениях для вычислительных материалов. laub@itu.dk

Василики Цакнаки-аспирант KTH Royal Institute of Technology and Mobile Life Research Centre в Стокгольме. Ее исследования сосредоточены на пересечении дизайна взаимодействия. Материального опыта и ремесел. Включая гибридные ремесла. Она также работает с критическими взглядами на создание интерактивных артефактов. tsaknaki@kth.se

Даг Сванес-профессор НТНУ в Тронхейме, Норвегия. И адъюнкт-профессор МСЭ в Копенгагене, Дания. Его научные интересы включают инструменты проектирования. Осязаемое взаимодействие. Партисипативное проектирование. Методы юзабилити. Медицинскую информатику и философские основы взаимодействия. Его нынешние исследования сосредоточены на роли тела в дизайне. dags@idi.ntnu.no

наверх  Рисунки

F1Рисунок 1. Иллюстрация воплощенной практики программирования материала. Изменяющего форму.

F2Рис. 2. Эскизы трех инструментов для программирования материалов. Слева: инструмент Сила. Инструмент Цвет и инструмент Выбор.

F3Рисунок 3. Эскиз выбранного инструмента. Используемого на материале. Изменяющем форму.

F4Рисунок 4. Эскиз силового инструмента. Используемого для программирования материала. Изменяющего форму.

F5Рисунок 5. Скриншоты LabVIEW,иллюстрирующие диаграммы потоков данных.

F6Рис. 6. Материальное программирование: Strawbies [5].

F7Рис. 7. Программирование на примере: Topobo [6].

наверх 

Авторские права принадлежат авторам. Права на публикацию. Лицензированные ACM.

Цифровая библиотека издается Ассоциацией вычислительных машин. Copyright © 2017 ACM, Inc.