Điện toán giác quan

Trong bước tiến hóa của ngành công nghệ tính toán, có lẽ con người chưa bao giờ nghĩ rằng các sản phẩm công nghệ sẽ thay đổi hoàn toàn cách chúng ta đang sống và cách chúng ta tương tác với các hệ thống thông minh xung quanh nhiều đến vậy.

Tính năng cảm ứng và điều khiển thiết bị thông qua cử chỉ

Khả năng tương tác với các sản phẩm công nghệ đã được mở rộng vượt ra ngoài giới hạn bàn phím và chuột. Việc học tập các giác quan con người của máy tính là nền móng phát triển của nền công nghiệp điện tử thông minh.

Trong vòng 7 năm trở lại đây, thế giới đã có nhiều thay đổi từ công nghệ màn hình cảm ứng, nhận dạng giọng nói, điều khiển cử chỉ và trong tương lai, những tương tác của con người với thiết bị sẽ tiếp tục mở rộng và “điện toán giác quan” chắc chắn sẽ là cuộc cách mạng quan trọng trong lĩnh vực công nghệ tính toán. Trước khi các bộ cảm biến xuất hiện trên iPad, iPhone, và XBOX Kinect thì cách chúng ta tương tác với máy tính bằng bàn phím và chuột đã dậm chân tại chỗ trong khoảng 20 năm.

Điện toán giác quan là gì
Xu hướng mang đến các thiết bị với khả năng tương tác với con người có một tên gọi chung mang tính khái niệm là Perceptual Computing (điện toán giác quan) hoặc có thể được gọi là Contextual Computing (điện toán ngữ cảnh). Vào năm 2012, các nhà chuyên môn có đề cập đến một khái niệm tương tự  là “transparent computing” (điện toán trong suốt) vì khả năng tương tác người và máy đã vượt ra cách tiếp cận truyền thống và làm cho các phương thức trở nên tự nhiên hơn rất nhiều.

Một ví dụ điển hình của khái niệm này là màn hình cảm ứng sử dụng điện thoại và máy tính bảng có khả năng tương tác cao với người dùng cá nhân. Ngay cả một đứa trẻ nhỏ hoặc người ít kinh nghiệm có thể chọn một máy tính bảng và dễ dàng sử dụng các ứng dụng một cách nhanh hơn nhiều so với bàn phím hoặc chuột.

Máy tính bảng, điện thoại thông minh và các ứng dụng đãđược trang bị những phương thức tiếp cận mới của giao diện người dùng (UI) bao gồm việc sử dụng các công nghệ màn hình cảm ứng, cử chỉ, lời nói, và thậm chí là ánh mắt để kiểm soát thiết bị.

Một ví dụ tiêu biểu của khái niệm Perceptual Computing chính là Microsoft Kinect, thiết bị có khả năng tính năng điều khiển giọng nói, chuyển động, và cử chỉ trong trong hệ máy Xbox 360 và PC. Galaxy S4 - điện thoại thông minh của Samsung, tích hợp tính năng eyetracking (kiểm soát bằng ánh mắt), Air Gestures, và Air Viewtechnologies. Ví dụ khác thuộc về Apple với khả năng nhận dạng và định hướng bằng giọng nói Siri hay Leap Motion - một thiết bị trang bị cảm biến nhận dạng chuyển động của tay để tương tác với máy tính.

Một số ứng dụng thực tế khác như việc thành lập tổ chức Perceptual Computing Group của Intel và phát hành bộ SDK để giúp lập trình viên có thể viết các ứng dụng tận dụng tính năng chính của công nghệ này, bao gồm theo dõi cử động ngón tay và cử động tay ở tầm gần, nhận diện giọng nói, phân tích khuôn mặt... Vừa rồi, Quỹ đầu tư Intel Capital đã công bố ngân sách 100 triệu USD nhằm thúc đẩy tiến độ phát triển phần mềm/ứng dụng dành cho các lập trình viên. Tuy vậy, hiện tại thì chương trình này chưa có hỗ trợ đối với các nhà phát triển tại Việt Nam. Gần đây nhất,  nhằm nâng cao “thính giác” của máy tính, tập đoàn Intel chuẩn bị tích hợp Dragon Assistant từ Nuance lên các thiết bị di động của các nhà sản xuất như Acer, Dell, Asus..Dragon Assistant hỗ trợ đàm thoại trên tất cả các ứng dụng và các trang web phổ biến. Người dùng có thể trao đổi với thiết bị bằng ngôn ngữ tự nhiên từ hỏi đáp cho đến kiểm soát ghi chú, tra cứu bản đồ…

Tính năng Air gestures của Leap Motion

Qualcomm đã công bố một dòng vi xử lý Brain-Inspired Zeroth Processors giúp gia tăng tốc độ tính toán theo ngữ cảnh và được các công ty công nghệ đánh giá là một hình mẫu trong tương tác sinh học. Mục tiêu của công nghệ này không chỉ để bắt chước  con người mà còn giúp máy tính có khả năng học cách bộ não làm việc. Thay vì chỉ lập trình hành vi cho máy tính, nhà  phát triển còn cho ra các công cụ phần mền trang bị trên thiết bị giúp nó có thể học hỏi và phản hồi từ môi trường xung quanh.

Một trong những điểm chính của bộ xử lý Zeroth là khả năng nhân rộng hiệu quả thu nhận các giác quan, bắt chước bộ não và hệ thần kinh của con người để các thiết bị có được khả năng nhận thức. Có điều, việc tạo ra chức năng trong máy tính để có tính năng như bộ não vẫn là 1 thách thức khổng lồ với giới khoa học. Paul King, một nhân vật nổi tiếng trong giới Computational Neuroscience đã có vài giải thích về vấn đề này: “Bộ não không có nhân (hoặc bất cứ điều gì tương tự). Nếu bạn muốn tạo ra một sản phẩm tương tự não người, thì chỉ có thể đạt được một số tính chất như kiểu xử lý song song mà thôi”. Mặc dù sự bắt chước có thể không hoàn hảo, nhưng công nghệ luôn cố gắng ứng dụng một số khái niệm lý thuyết về bộ não để đưa vào ứng dụng thực tế.

Ví dụ, Motorola X8 Mobile Computing System được phát triển cho hệ điều hành Android bao gồm CPU 1.7GHz dual-core cùng với GPU quad-core để bổ sung 2 bộ vi xử lý riêng biệt cho các ứng dụng cụ thể - một lõi dành riêng cho điện toán ngữ cảnh, và một dành riêng cho “Xử lý ngôn ngữ tự nhiên”. Bộ vi xử lý điện năng thấp riêng biệt bên trong hệ thống X8 Motorola cho phép dòng sản phẩm Droid Ultra liên tục xử lý các lệnh điều khiển của người dùng.

Tính năng cảm ứng và điều khiển thiết bị thông qua cử chỉ (gesture controls) đơn giản là một sự tiến hóa trong quá trình đáp ứng nhu cầu sử dụng của người dùng. Tính năng Air gestures của Leap Motion cung cấp là một ví dụ điển hình, cho phép người dùng sử dụng tay của để vẽ, thao tác với đối tượng 3D, và di chuyển giữa các màn hình không cần chạm. Những tính năng này  tăng thêm chiều sâu hơn về việc trải nghiệm sử dụng của người dùng. Điều hướng và điều khiển bằng giọng nói sẽ là những điểm đột phát trong lĩnh vực phát triển giao diện người dùng, cung cấp nhiều sự tương tác với thiết bị kĩ thuật số trong tương lai. Các thiết bị cảm biến thông minh sẽ có thể phát hiện các thành phần của âm thanh của âm thanh, thu nhận giải mã và đối thoại với chúng ta một cách phù hợp với môi trường xung quanh.

Và điện toán giác quan sẽ gắn liền với nhiều xu hướng lớn trong tương lai  như  các hệ thống thông minh hay xu hướng tương tác thân thiện với người dùng của các hệ điều hành. Ví dụ như các sản phẩm về biển báo kỹ thuật số, bảng thông tin điện tử, hệ thống điểm bán hàng, bảng thông tin tại các sân bay, nhà máy và ngành công nghiệp tự động hóa, thiết bị y tế… Đi vào cụ thể hơn trong ứng dụng đời sống thì điện toán giác quan sẽ giúp cải thiện tiện ích cuộc sống của những người khuyết tật, thay vì sử dụng bàn phím, chuột thì điều khiển cử chỉ và nhận dạng giọng nói có thể giúp người dùng tương tác dễ dàng với các thiết bị điện tử kĩ thuật số.

Sự phát triển của điện toán giác quan trong tương lai gần sẽ bao gồm nhiều cải thiện các thuật toán tốt hơn cho nhận dạng giọng nói, lời nói, và phát triển bộ vi xử lý mạnh hơn.Ngoài ra, một xu hướng phát triển sắp tới của điện toán giác quan là khả thu thập dữ liệu môi trường xung quanh và xây dựng ngữ cảnh để thiết bị hiểu cách người dùng sử dụng. Chất lượng của việc thu thập dữ liệu là điều quyết định trong điện toán giác quan khi mà nó ảnh hưởng trực khả năng học hỏi, xử lý của máy móc với con người và môi trường xung quanh.

Siêu máy tính K

Mới đây một cuộc mô hoạt động não người có độ chính xác cao đã được thực hiện tại Nhật Bản trên siêu máy tính "K". Siêu máy tính này được trang bị cấu hình gồm 705.024 lõi vi xử lý cùng 1,4 triệu GB bộ nhớ RAM. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng công nghệ Neural Simulation (công nghệ mô phỏng thần kinh-NEST) để tái hiện mạng lưới thần kinh gồm 1,73 tỉ tế bào kết nối thông qua 1 tỉ tỉ khớp nối. Hệ thống mất 40 phút để phân tích và tái tạo dữ liệu một giây hoạt động trong não bộ con người. Qua đây, nhóm nghiên cứu và thực nghiệm này thu thập được nhiều dữ liệu hữu ích trong việc phát triển các ứng dụng mô phỏng nói riêng cũng như ngành công nghệ điện toán giác quan.

 PC World VN, 02/2014