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Le wearable computing
Le wearable computing
"Un ordinateur devrait être "porté" sur soi, interagir
avec l'utilisateur en continu selon le contexte et agir
en tant qu'assistant à diverses tâches"
Thad Starner, Wearable Computing Group, MIT
Plan
Vue d’ensemble du wearable computing
• Qu’est ce que le wearable?
• Pourquoi le wearable ?
• Équipement
Le wearable computing concrètement
• Défis du wearable
• Applications
• Travail du MIT Media Lab
Qu’est ce que le wearable
computing ? (1/2)
Définitions
• La réalité virtuelle
• La réalité augmentée
• Ubiquitous computing (l’ordinateur partout)
Qu’est ce que le wearable
computing ? (2/2)
Définition du wearable computing
• Équipement matériel spécifique
• Un nouveau style d’IHM
• Concept du cyborg
• Portabilité
Définition du wearable computing
• Équipement matériel spécifique
• Un nouveau style d’IHM
• Concept du cyborg
• Portabilité
Le wearable computer idéal (1/4)
Un accès permanent au services
• Le système interagit à n’importe quel
moment avec l’utilisateur
• Accès rapide et intuitif
• Systèmes mobiles et peu encombrants
Le wearable computer idéal (2/4)
Modéliser l’environnement
• État physique et mental de l’utilisateur
• Etat interne du système
• Modélisation observable
Le wearable computer idéal (3/4)
Des modes d’interactions adaptés
• Adapter les entrées/sorties en fonction du
contexte
• Évaluer la pertinences des informations
• Minimum d’attention
• S’adapter au fil du temps
• Encourager la personnalisation
Le wearable computer idéal (4/4)
• Une définition ambitieuse
• Nécessite une bonne modélisation de
l’utilisateur
• Progrès à venir en IHM et IA
Pourquoi le wearable ? (1/3)
• Minimiser l ’encombrement, la redondance
• Améliorer la connectivité, les services
• Réduire les coûts de développement
Pourquoi le wearable ? (2/3)
• Faciliter la communication
• Pense-bête intelligent : proactif et personnel
• Un objet physique comme lien hypertexte
Pourquoi le wearable ? (3/3)
• Un outil puissant
• Faire du wearable un produit grand public
• Défis techniques, sociaux et logistique
Équipement
• Périphériques d’entrées
• Système d’affichage
• CPU et alimentation
• Exemples d’architectures matérielles
Twiddler 2
• Pointeur: IBM
Trackpoint
• touche: 16
• Sortie: PS2 souris et
signal clavier
• Poids: 165 g
• Prix : $199.00
WearClam
• Sortie programmable :
TTL-RS232, PWM,
FM, etc...
• Poids : moins de 50g
• 9 boutons
• Sortie par câble
Clavier WristPC-L3 Systems
• Sortie PS/2 ou USB
• Poids : 255g
• Prix : entre $469 et
$569
SenseBoard
• Clavier virtuel
• Saisie multi-support
• Analyse du
mouvement des doigts
• Simulation d’une
souris
• Communication par
ondes radio ou câble
Reconnaissance vocale
• IBM - Voice Systems
• Dragon Systems – NaturralySpeaking
• Philips – Speech processing
• Jabra - EarSet
MicroOptical
• S’adapte sur une paire
de lunettes neutre
• Écran à cristaux
liquides
• Résolution : de
320*240 à 640*480
• Poids : 7g
• Prix : $1000 à $2500
Microvision
• Projection d’images
dans la rétine
• Effet 3D
• Résolution : de
640*400 à 800*600
• Équivalent à un
moniteur 19’’
• Poids : 657g
TekGear – M2
• Résolution : 800*600
• Poids : 210g
• Prix : de $3500 à
$5000
LiteEye 400
• Opaque
• Résolution : 800*600
• Poids : 42g
VIA II PC (1/2)
1. On/Off
2. Articulation
3. Connecteur batterie
4. Slot PC Card
5. Radiateur
6. Ports série / USB
7. Connecteur secteur
8. Interface opérateur
•Processeur : 166 MHz Cyrix
Media GX / 600 MHz Transmeta
Crusoe
•RAM : 64 à 128 Mo
•OS : Windows 98 / 2000 / NT 4.0
•Poids : 625g
•Disque dur : 6.2Go ou plus
VIA PC II (2/2)
Entrées / Sorties :
• Full duplex audio
• Vidéo SVGA
• Interface de
communication RS-
232
• 1 bus USB
• Interface souris et
clavier
Xybernaut – Mobile assistant (1/4)
• Processeur : Pentium
MMX 200 / 233Mhz
• RAM : 32 à 160 Mo
• Disque dur : 2 à 8 Go
• OS : Microsoft
Windows
• Alimentation : Batterie
Lithium ion
Xybernaut – Mobile assistant (2/4)
UC:
• Slot CardBus
• Connecteurs pour écran tactile
ou « head-up »
• Ports USB
• Carte son full-duplex intégrée
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• Poids :795g
• Dimensions: 117*190*63 mm
Xybernaut – Mobile assistant (3/4)
Écran:
• VGA ou SVGA
couleur
• Résolution : de
640*480 à 800*600
• Poids: de 520g à
1020g
• Écran tactile
Xybernaut – Mobile assistant (4/4)
Head up:
• Reflet dans un miroir
• Couleur
•  Écran 15’’
• XyberCam™ video
camera
Charmed Technologie charmIT Kit(1/2)
• Processeur Pentium MMX
266Mhz
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• 2 PC Card (PCMCIA)
slots
• 1 port USB, 1 port SVGA
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externe
• Disque dur 10 GB
• Linux pre-installé
Charmed Technologie charmIT Kit(2/2)
• Ecran de micoOptical
• Clavier Twiddler 2
• Prix : entre $1 995 et
$6 495
IBM wearable PC prototype
(1/2)
• Processeur Intel
Pentium MMX
Technology 233MHz
• RAM: 64MB(EDO)
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• Audio:
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Le wearable computing
concrètement
Défis du wearable
Utilisation de l’énergie
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• Facteur le plus limitant
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Défis du wearable
Utilisation de l’énergie
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Défis du wearable
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• Facteur limitant dans la conception de
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Défis du wearable
Dissipation de la chaleur
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• Réservoirs de chaleur
• Adapter la consommation d’énergie à
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Défis du wearable
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• Plusieurs types de réseaux
– Wearable au réseau fixe
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Défis du wearable
Communications entre les composants
du wearable
• Standards pour la découverte de ressource
• Transmissions faible coût
• Connections électriques dans les vêtements
Défis du wearable
Communications avec les objets
environnants
• Balises de positionnement Locust
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– Auto-alimenté
– Transmet son ID à intervalle régulier
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Exemple d’utilisation du Wearable
• Projet Land Warrior et Felin
• Mobile language traduction system
• Projet Fast (Factory automation support
technology)
• Projet du MIT Media lab
Application militaire
• USA : projet Land Warrior
- 600 M de dollars
- 2003  commando
- 2008  tous les fantassins
• France : projet Felin (Fantassin à équipement et
liaisons intégrés)
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Application militaire
• Réduire les risque
• Corriger les
déficiences du soldat
• Augmenter la
connaissance du
terrain
• Identification
amis/ennemis
Le casque
• Vision nocturne
• Évaluation des
distances
• Dispositif allier
• Positions ennemis
• Outils de navigation
• État physique
Le renseignement
• Carte
• Repérage GPS
• Envoi de
renseignements
Le Famas
• Conduite de tir
• Système de saisie
• Capture d'images
• Laser de
visée/verrouillage
• Laser d’identification
La combinaison
• UC
• Capteurs
• Diagnostic médical
• Climatisée
• NBC
• Furtive
Projet FELIN
• Thomson-CSF : architecture du système, et la
conduite de tir,
• Giat Industries: facteurs humains et interface
avec fusil FAMAS
• Aéro: le logiciel
• Bertin: la génératrice autonome,
• CGF Gallet: le casque,
• Sextant Avionique: le visuel de casque, Paul
Boyé: la tenue de combat
• VTN Industries: la structure de portage.
Mobile Language Translation
System
Hardware
• ViA II PC
• Microphone à main
• Casque audio
• Écran tactile VIA
Software
• ViA Language
Translation software
Projet FAST (Factory Automation
Support Technology)
Projet FAST
• Factory Automation Support Technology
• Milieux industriel
• Aide à l’utilisateur
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• Personnel de supervision et maintenance
Projet FAST équipement
• Processeur Intel 486, 75 Mhz, 16 Mb RAM
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• Réseau sans fil
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Travaux du MIT Media lab
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Travaux du MIT Media lab
Hive
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Travaux du MIT Media lab
Applications
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• Beaucoup de paramètres à prendre en compte dans
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  • 2. Le wearable computing "Un ordinateur devrait être "porté" sur soi, interagir avec l'utilisateur en continu selon le contexte et agir en tant qu'assistant à diverses tâches" Thad Starner, Wearable Computing Group, MIT
  • 3. Plan Vue d’ensemble du wearable computing • Qu’est ce que le wearable? • Pourquoi le wearable ? • Équipement Le wearable computing concrètement • Défis du wearable • Applications • Travail du MIT Media Lab
  • 4. Qu’est ce que le wearable computing ? (1/2) Définitions • La réalité virtuelle • La réalité augmentée • Ubiquitous computing (l’ordinateur partout)
  • 5. Qu’est ce que le wearable computing ? (2/2) Définition du wearable computing • Équipement matériel spécifique • Un nouveau style d’IHM • Concept du cyborg • Portabilité Définition du wearable computing • Équipement matériel spécifique • Un nouveau style d’IHM • Concept du cyborg • Portabilité
  • 6. Le wearable computer idéal (1/4) Un accès permanent au services • Le système interagit à n’importe quel moment avec l’utilisateur • Accès rapide et intuitif • Systèmes mobiles et peu encombrants
  • 7. Le wearable computer idéal (2/4) Modéliser l’environnement • État physique et mental de l’utilisateur • Etat interne du système • Modélisation observable
  • 8. Le wearable computer idéal (3/4) Des modes d’interactions adaptés • Adapter les entrées/sorties en fonction du contexte • Évaluer la pertinences des informations • Minimum d’attention • S’adapter au fil du temps • Encourager la personnalisation
  • 9. Le wearable computer idéal (4/4) • Une définition ambitieuse • Nécessite une bonne modélisation de l’utilisateur • Progrès à venir en IHM et IA
  • 10. Pourquoi le wearable ? (1/3) • Minimiser l ’encombrement, la redondance • Améliorer la connectivité, les services • Réduire les coûts de développement
  • 11. Pourquoi le wearable ? (2/3) • Faciliter la communication • Pense-bête intelligent : proactif et personnel • Un objet physique comme lien hypertexte
  • 12. Pourquoi le wearable ? (3/3) • Un outil puissant • Faire du wearable un produit grand public • Défis techniques, sociaux et logistique
  • 13. Équipement • Périphériques d’entrées • Système d’affichage • CPU et alimentation • Exemples d’architectures matérielles
  • 14. Twiddler 2 • Pointeur: IBM Trackpoint • touche: 16 • Sortie: PS2 souris et signal clavier • Poids: 165 g • Prix : $199.00
  • 15. WearClam • Sortie programmable : TTL-RS232, PWM, FM, etc... • Poids : moins de 50g • 9 boutons • Sortie par câble
  • 16. Clavier WristPC-L3 Systems • Sortie PS/2 ou USB • Poids : 255g • Prix : entre $469 et $569
  • 17. SenseBoard • Clavier virtuel • Saisie multi-support • Analyse du mouvement des doigts • Simulation d’une souris • Communication par ondes radio ou câble
  • 18. Reconnaissance vocale • IBM - Voice Systems • Dragon Systems – NaturralySpeaking • Philips – Speech processing • Jabra - EarSet
  • 19. MicroOptical • S’adapte sur une paire de lunettes neutre • Écran à cristaux liquides • Résolution : de 320*240 à 640*480 • Poids : 7g • Prix : $1000 à $2500
  • 20. Microvision • Projection d’images dans la rétine • Effet 3D • Résolution : de 640*400 à 800*600 • Équivalent à un moniteur 19’’ • Poids : 657g
  • 21. TekGear – M2 • Résolution : 800*600 • Poids : 210g • Prix : de $3500 à $5000
  • 22. LiteEye 400 • Opaque • Résolution : 800*600 • Poids : 42g
  • 23. VIA II PC (1/2) 1. On/Off 2. Articulation 3. Connecteur batterie 4. Slot PC Card 5. Radiateur 6. Ports série / USB 7. Connecteur secteur 8. Interface opérateur •Processeur : 166 MHz Cyrix Media GX / 600 MHz Transmeta Crusoe •RAM : 64 à 128 Mo •OS : Windows 98 / 2000 / NT 4.0 •Poids : 625g •Disque dur : 6.2Go ou plus
  • 24. VIA PC II (2/2) Entrées / Sorties : • Full duplex audio • Vidéo SVGA • Interface de communication RS- 232 • 1 bus USB • Interface souris et clavier
  • 25. Xybernaut – Mobile assistant (1/4) • Processeur : Pentium MMX 200 / 233Mhz • RAM : 32 à 160 Mo • Disque dur : 2 à 8 Go • OS : Microsoft Windows • Alimentation : Batterie Lithium ion
  • 26. Xybernaut – Mobile assistant (2/4) UC: • Slot CardBus • Connecteurs pour écran tactile ou « head-up » • Ports USB • Carte son full-duplex intégrée • Fixation à la ceinture ou dans une veste • Poids :795g • Dimensions: 117*190*63 mm
  • 27. Xybernaut – Mobile assistant (3/4) Écran: • VGA ou SVGA couleur • Résolution : de 640*480 à 800*600 • Poids: de 520g à 1020g • Écran tactile
  • 28. Xybernaut – Mobile assistant (4/4) Head up: • Reflet dans un miroir • Couleur •  Écran 15’’ • XyberCam™ video camera
  • 29. Charmed Technologie charmIT Kit(1/2) • Processeur Pentium MMX 266Mhz • 64 MEG RAM • 1 port Ethernet 100Mb • 2 PC Card (PCMCIA) slots • 1 port USB, 1 port SVGA • 2 ports série, 1 interne et 1 externe • Disque dur 10 GB • Linux pre-installé
  • 30. Charmed Technologie charmIT Kit(2/2) • Ecran de micoOptical • Clavier Twiddler 2 • Prix : entre $1 995 et $6 495
  • 31. IBM wearable PC prototype (1/2) • Processeur Intel Pentium MMX Technology 233MHz • RAM: 64MB(EDO) • Video RAM: 2MB • Disque dur: IBM MicroDrive 340MB • Port USB • Port infrarouge : Max 4Mbps • Slot Compact Flash Card
  • 32. IBM wearable PC prototype (2/2) • Audio: Microphone,Earphone, SoundBlaster Pro Compatible • Micro Display: 320x240 pixels 256 gray scale • Dimension: 26* 80* 120mm • Weight: 370g • Operating System: Windows98/95
  • 34. Défis du wearable Utilisation de l’énergie Problèmes • Facteur le plus limitant • Une alimentation par périphérique • Frustration de recharger le système pour l’utilisateur
  • 35. Défis du wearable Utilisation de l’énergie Solutions • Batterie longue durée au plutonium-238 • Auto-alimentation des capteurs • Énergie produite en marchant • La nourriture • Alimentation par ondes radio
  • 36. Défis du wearable Dissipation de la chaleur Problèmes • MIPS / watt : un paramètre plus important que la fréquence d’horloge • Contrainte : ne jamais dépasser 40°C • Facteur limitant dans la conception de système portables
  • 37. Défis du wearable Dissipation de la chaleur Solutions • Ventilateurs, radiateurs, composants moins gourmands en énergie • Profiter de l’environnement thermique de l’utilisateur • Réservoirs de chaleur • Adapter la consommation d’énergie à l’environnement thermique
  • 38. Défis du wearable Réseau • Bits/sec/watt : une mesure significative • Besoin de standards • Plusieurs types de réseaux – Wearable au réseau fixe – Différent composants entre eux – Du wearable aux objets environnants
  • 39. Défis du wearable Communications entre les composants du wearable • Standards pour la découverte de ressource • Transmissions faible coût • Connections électriques dans les vêtements
  • 40. Défis du wearable Communications avec les objets environnants • Balises de positionnement Locust – Microprocesseur et un système infrarouge – Auto-alimenté – Transmet son ID à intervalle régulier – Le wearable upload des données à la balise
  • 41. Exemple d’utilisation du Wearable • Projet Land Warrior et Felin • Mobile language traduction system • Projet Fast (Factory automation support technology) • Projet du MIT Media lab
  • 42. Application militaire • USA : projet Land Warrior - 600 M de dollars - 2003  commando - 2008  tous les fantassins • France : projet Felin (Fantassin à équipement et liaisons intégrés) - 2005  première version - 2015  version finale
  • 43. Application militaire • Réduire les risque • Corriger les déficiences du soldat • Augmenter la connaissance du terrain • Identification amis/ennemis
  • 44.
  • 45. Le casque • Vision nocturne • Évaluation des distances • Dispositif allier • Positions ennemis • Outils de navigation • État physique
  • 46. Le renseignement • Carte • Repérage GPS • Envoi de renseignements
  • 47. Le Famas • Conduite de tir • Système de saisie • Capture d'images • Laser de visée/verrouillage • Laser d’identification
  • 48. La combinaison • UC • Capteurs • Diagnostic médical • Climatisée • NBC • Furtive
  • 49. Projet FELIN • Thomson-CSF : architecture du système, et la conduite de tir, • Giat Industries: facteurs humains et interface avec fusil FAMAS • Aéro: le logiciel • Bertin: la génératrice autonome, • CGF Gallet: le casque, • Sextant Avionique: le visuel de casque, Paul Boyé: la tenue de combat • VTN Industries: la structure de portage.
  • 50. Mobile Language Translation System Hardware • ViA II PC • Microphone à main • Casque audio • Écran tactile VIA Software • ViA Language Translation software
  • 51. Projet FAST (Factory Automation Support Technology)
  • 52. Projet FAST • Factory Automation Support Technology • Milieux industriel • Aide à l’utilisateur • Principe du « n’importe où » • Personnel de supervision et maintenance
  • 53. Projet FAST équipement • Processeur Intel 486, 75 Mhz, 16 Mb RAM • 500M disque dur • Carte vidéo SVGA • Son 16 Bit • Réseau sans fil
  • 54. Travaux du MIT Media lab Hive : une architecture logicielle adaptée au wearable • Architecture à agents distribués • Peer-to-peer • Relie des systèmes hétérogènes • Mise en réseau de ressources locales
  • 55. Travaux du MIT Media lab Agents Hive • Objet Java distribué et un thread • Autonomes • Auto-descriptifs • Interactifs • Mobiles
  • 56. Travaux du MIT Media lab Hive • Shadows • Cells • Interface graphique • Service de découverte d’agents
  • 57. Travaux du MIT Media lab Description de la plateforme • JVM • Wearable Lizzy de Thad Starner • Réseau sans fil : Digital Roamabout • Balises Locust
  • 58. Travaux du MIT Media lab Applications • Agenda automatique • Sélection d’un projecteur • Context aware alarm filtering • Where’s Brad ?
  • 59. Conclusion • Beaucoup de paramètres à prendre en compte dans la conception • Collaborations et meetings organisés par les grands groupes et centres de recherches • Difficulté de concevoir des systèmes généraux • Travail au niveau de l’intelligence artificielle