Čip Soli s mikroradarem má plochu jen 12 × 12 mm

 

„Ruka je dokonalý nástroj pro ovládání. Je nesmírně přesná, rychlá a pro lidi naprosto přirozená. Jak zachytit tuto neuvěřitelnou finesu lidských rukou a aplikovat ji ve virtuálním světě?“ ptá se Ivan Poupyrev, vynálezce pracující v laboratořích Google ATAP. Poupyrev a jeho kolegové před více než třemi lety představili svou odpověď na tuto otázku: mikroradar Soli.

„Využíváme rádiové paprsky – tedy radar – k sledování pohybů lidské ruky,“ popisuje Poupyrev vynález, který si v roce 2014 patentoval (další patent z roku 2016).

Sledování relativní a absolutní polohy jednotlivých prstů pomocí radaru

 

Google Soli je schopné sledovat polohu jednotlivých prstů a rozpoznat tak v reálném čase různá jemná gesta, například pohyb úchopu nebo jemného otáčení.

 

Patent US20160320853A1 na rozpoznávání gest pomocí mikroradaru (na vzdálenost v řádu desítek centimetrů)

 

Radary se obvykle používají ke sledování velkých objektů (lodí, letadel, aut), ale jeho tým odraženými radarovými paprsky sleduje „mikropohyby“ lidské ruky. Radar je navíc miniaturní a mohl by se tak časem stát standardním prvkem elektronických přístrojů.

Radarová analýza každého prstu

Cílem projektu Google Soli je zcela nový způsob ovládání elektroniky a především elektroniky nositelné. Například hodinek, kde bychom místo neohrabaného ježdění prstem po displeji mohli přesně a rychle manipulovat s ovládacími prvky, jako kdybychom otáčeli neviditelnými kolečky ve vzduchu.

Nastavování času na hodinkách pomocí virtuálního otočného ovladače (korunky)

 

Radar vysílá rádiové vlny v pásmu 57 - 64 GHz, tedy o vlnové délce kolem pěti milimetrů. Vlny, které se odrazí od okolních objektů – například prstů ruky uživatele – radar přijímá a na základě zpoždění dokáže určit jejich polohu. O zbytek se pak stará software, který ze zachycených vln odvodí polohu prstů vůči přijímači i relativní polohu prstů vůči sobě navzájem.

Detekce pohybu prstů pomocí miniaturního radaru (vizualizace)

 

Celý čip s radarem a výpočetní jednotkou je malý a levný. Podle Googlu by takovýto mikroradar mohl výrazně zjednodušit ovládání nejen hodinek, ale i dalších zařízení z rozvíjející se kategorie nositelné elektroniky. Své využití by bezdotykové ovládání gesty mohlo najít i v autě nebo ve světě virtuální reality, tam už pár let razí cestu konkurence, především Leap Motion. Ten však k detekci pohybu využívá infračervené LED a stereoskopické infrakamery. Soli jde cestou radaru.

Čekání na výjimku z pravidel

Projekt Soli není čerstvá novinka. Psali jsme o něm už v roce 2015, kdy jej Google spolu s dalšími projekty představil na vývojářské konferenci. Od roku 2015 se sem tam někdo zmínil o připravovaném prototypu, ale jinak se mohlo zdát, že tato slibně vypadající technologie zapadla.

Dlouhé zpoždění od prvního představení Google Soli je způsobené tím, že Soli využívá část spektra elektromagnetického záření, kterou nelze (alespoň v USA a v Evropě) používat bez speciálního povolení. Jde konkrétně o frekvence 57 až 64 GHz. Google proto začátkem roku 2018 zažádal o výjimku (PDF).

Přestože mikroradar podle návrhu Google pracuje s velmi malým výkonem, několik organizací reagovalo na výzvu FCC a vzneslo námitky i připomínky vůči vstupu Soli do této části rádiového spektra.

Mezi hlavní námitky proti Google Soli patřily obavy, že by mikroradar mohl narušit měření atmosférických radarů pro předpověď počasí (EESS). Podle FCC však nehrozí, že by mikroradar Google Soli se svým nízkým výkonem narušil provoz EESS, a to ani v případě, že by byla zařízení vybavená mikroradary Soli v letadle. 

Další obavou byl souběžný provoz více zařízení s nainstalovaným Google Soli. FCC poukazuje na studie a simulace dodané Googlem a na to, že na palubě letadel již mohou operovat další zařízení využívající frekvenci 60 GHz. Google při analýzách bral v potaz teoretické maximum (největší letadlo, nejrušnější den v roce, všichni pasažéři využívají vícero zařízení). Ani pak by podle výpočtů nebyl výkon takový, aby ovlivnil výsledky EEES.

Federální úřad pro komunikaci tedy ve svém příkazu z 31. prosince 2018 rozhodl (PDF), že společnosti Google se uděluje výjimka pro provoz mikroradaru Soli v pásmu 57 - 64 GHz. Tím dostává Google zelenou v USA. Protože Google od začátku vycházel z evropské regulace ETSI (PDF), lze předpokládat, že nebude mít problém ani v dalších zemích. Teoreticky by se tak první zařízení mohly na trhu objevit už tento rok.

K čemu by byl mikroradar dobrý?

Vývojáři, kteří by ve svých zařízeních nebo aplikacích chtěli Soli využít, mohou zatím pracovat s experimentální sadou, která ukazuje možnosti mikroradaru Soli.

Ovládání gesty by se mohlo teoreticky uplatnit v různých typech spotřebitelské elektroniky a nejen tam. Napomoci tomu mohou i vpravdě miniaturní rozměry mikroradaru. Od prvního prototypu z roku 2013 se z bedýnky stala miniaturní destička, která se vejde i do hodinek, náramků, mobilů, nositelných senzorů a dalších nepatrných zařízení.

Prototypy Google Soli - za tři roky vývoje se čip výrazně zmenšil

 

Tým Soli srší nápady. Bez dotyku půjde pohodlně ovládat hodinky, reproduktory nebo auto za jízdy. Ale má to háček. Každé takové ovládání bude méně intuitivní, než je současný standard (dotykový displej) nebo standard minulého století (tlačítka a klávesy). 

Gesta mohou vypadat lákavě, plynule a pohodlně, ale to proto, že je předvádí někdo, kdo je zná. Stačí si představit, kolika způsoby by se dalo dané ovládání zkazit nebo nepochopit, a najednou je z revolučního ovládání záležitost pro pár nadšenců.

Vzpomeňme si ostatně na všechny ovládání „myšími gesty“. Znělo to nadějně, vypadalo to nadějně, ale ve skutečnosti je po deseti letech používá naprosto zanedbatelné procento uživatelů. Na to, aby se z mikroradarového ovládání Google Soli stal hit, bude potřeba přijít s tak užitečným a pochopitelným rozhraním, že jej budou využívat nejen herci v ukázkovém videu nebo geekové v laboratoři, ale že se „dostane do ruky“ (v obou významech) i běžným uživatelům.

Autor: Pavel Kasík