Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1. Современные устройства ввода-вывода

1.1 Периферийные устройства ввода информации.

1.1.1 Мышь

1.1.2 Джойстик

1.1.3 Тачпад

1.1.4 Клавиатура

1.1.5 Web-камеры

1.1.6 Сканер

1.2 Периферийные устройства вывода информации

1.2.1 Мониторы

1.2.2 Принтеры

1.3 Периферийные устройства ввода-вывода информации

2. Перспективы развития устройств ввода и вывода

2.1 Устройства ввода

2.1.1 Сенсорный экран

2.1.2 Устройства бесконтактного ввода

2.1.3«Интеллектуальная» среда

2.2 Устройства вывода

2.2.1 Стереодисплеи

2.2.2 3D принтеры

2.2.3 Новейшие устройства ввода и вывода

Заключение

Список использованных источников



ВВЕДЕНИЕ

Мы живем в удивительное время. Компьютеры заняли настолько прочное место в нашей повседневной жизни, что мы их уже и не замечаем на каждом шагу, а ведь компьютер - это не только десктоп дома, но и планшет, смартфон, а с недавнего времени и вовсе компьютеры встраивают в холодильники, стиральные машины, телевизоры, часы, создаются так называемые “умные дома”, где многие процессы в доме, будь то нагрев полов или управление стиральной машиной с печкой осуществляются из одного пульта управления. Компьютеры используются во всех отраслях науки, на производстве, в медицине, в сфере образования и культуры. Компьютеры устанавливаются в автомобилях и поездах, без компьютеров невозможно представить полеты самолетов при современном темпе жизни и дальние плавания многотонных кораблей, не говоря уже о покорении космоса и экспедиций в далекие уголки нашей планеты. И всем этим компьютерам необходим обмен информацией с окружающей средой и человеком. Таким образом, существование периферийных устройств (далее - ПУ), а именно устройств ввода-вывода информации (далее - УВВИ) для компьютера обусловлено прямым его назначением -для работы человека с информацией.

Цель данной работы - рассмотреть виды устройств ввода и вывода, принцип их работы и представить перспективы развития устройств ввода и вывода.

Актуальность данной работы заключается в том, что за развитием и разнообразием устройств взаимодействия человека с компьютером стоит комфорт в жизни человека, ведь ни для кого уже не является откровением то, что со временем, в будущем компьютеры будут все ближе и ближе вторгаться в человеческую жизнь и, в конце концов, человек попросту не сможет существовать без компьютеров - не так, как сейчас, а в принципе поддерживать свою жизнедеятельность. Именно поэтому работы на данную тему так важны и востребованы.

Основное назначение ПУ - обеспечить поступление в компьютер из окружающей среды программ и данных для обработки, а также выдачу результатов работы компьютера в виде, пригодном для восприятия человека или для передачи на другую ЭВМ, или в иной, необходимой форме. ПУ в немалой степени определяют возможности применения компьютера. Устройств ввода-вывода информации существует поистине великое множество, что объясняется интеграцией компьютеров практически во все сферы деятельности человека. УВВИ прежде всего можно разделить на три категории, к каждой из которой я привел несколько наиболее часто встречающихся УВВИ:

Устройства ввода. Это клавиатура, мышь и тачпад, планшет, джойстик, сканер, цифровые фото- и видеокамеры, вебкамеры и микрофон.

Устройства вывода. Монитор, принтер, акустическая система.

Устройства ввода/вывода. Стример, дисковод, сетевая плата и модем.



1. Современные устройства ввода-вывода

К настоящему моменту устройства ввода и вывода стали значительно разнообразней, приобрели новые формы и теперь значительно отличаются от первых устройств ввода и вывода. Они претерпели колоссальные изменения и в них применяются многие полезные нововведения.

1.1 Периферийные устройства ввода информации

Устройствами ввода являются те устройства, посредством которых можно ввести информацию в компьютер. Главное их предназначение - реализовывать воздействие на компьютер. Существуют разнообразные технологии: от осязаемых до голосовых.

1.1.1 Мышь

С развитием операционных систем с графическим интерфейсом этот манипулятор стал просто «незаменимой» частью персонального компьютера. Манипулятор «мышь» обеспечивает простое и удобное управление многими функциями ОС и прикладных программ.

Мыши различаются по трем характеристикам - числу кнопок, используемой технологии и типу соединения устройства с системным блоком. Перебор функций определяется перемещением мыши, но выбор функции происходит только при помощи кнопки, что позволяет избежать случайного запуска задачи при переборе функций меню. С помощью одной кнопки можно реализовать только минимальные возможности устройства. Вся работа компьютера в этом случае заключается в определении положения кнопки - нажата она или нет.

Тем не менее, хорошо составленное меню полностью позволяет реализовать управление компьютером. Однако две кнопки увеличивают гибкость системы. Например, одна кнопка может использоваться для запуска функции, а вторая для ее отмены. Вне всяких сомнений, три кнопки еще более увеличат гибкость управления. Но, с другой стороны, увеличение кнопок увеличивает сходство устройства с клавиатурой, возвращая ему недостатки последней. Практически три кнопки являются разумным пределом, потому что они позволяют лежать указательному, среднему, безымянному пальцам на кнопках, в то время как большой и мизинец используются для перемещения мыши и удержании ее в ладони. В то же время существуют сенсорные мыши, позволяющие осуществлять взаимодействие с компьютером с помощью лишь одной кнопки и сенсорной поверхности (Рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Сенсорная мышь Magic Mouse от Apple

Существуют «мыши» двух видов: шариковые и оптические. В шариковых манипуляторах используется механический способ передачи направления движения (шарик расположенный внизу манипулятора при перемещении вращает два расположенных внутри валика). В оптических «мышах» вместо шарика используется светодиод.

Манипулятор «мышь» имеет несколько типов подключения: COM, PS/2, USB, ИК, Bluetooth. (Семакин И. Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов/ И. Семакин, Е. Хеннер - М.: БИНОМ, 2013. - 350)

ввод вывод информация монитор

1.1.2 Джойстик

Джойстик представляет собой подвижную рукоять (или руль) с несколькими кнопками. Это устройство ввода наиболее распространено в области компьютерных игр. Джойстики можно разделить на два вида:

Дискретные -- сенсоры таких джойстиков могут принимать два значения: «0» или «1», включён/выключен и т. д. При этом каждое нажатие выдает один управляющий импульс и смещает курсор на одну позицию (длительное нажатие приводит к автоповтору команды), диапазон смещения курсора при этом неограничен и определяется только количеством нажатий. Джойстики такого типа считаются устаревшими в ПК, но широко применяются в простых игровых приставках, мобильных телефонах и прочих устройствах.

Аналоговые -- у таковых выходной сигнал плавно меняется от нуля до максимума в зависимости от угла отклонения рукоятки: чем больше рукоять отклонена, тем больше уровень сигнала. Диапазон перемещения курсора ограничен ходом ручки джойстика и разрешением применённых сенсоров. После калибровки, подобные джойстики можно применять для указания абсолютной позиции курсора. (Семакин И. Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов/ И. Семакин, Е. Хеннер - М.: БИНОМ, 2013. - 350)

1.1.3 Тачпад

Это указательное устройство ввода, применяемое чаще всего в ноутбуках. Работа тачпадов основана на измерении ёмкости пальца или измерении ёмкости между сенсорами. Ёмкостные сенсоры расположены вдоль вертикальной и горизонтальной осей тачпада, что позволяет определить положение пальца с нужной точностью. Компания Apple традиционно использует для обозначения тачпада слово «трекпад» (http://www.apple.com/ru/magictrackpad/) (Рис. 1.2) .

Рисунок 1.2 - трекпад Magic Trackpad и клавиатура от Apple

1.1.4 Клавиатура

Главным устройством ввода большинства компьютерных систем является клавиатура.

До недавнего времени использовалась стандартная клавиатура, 101/102 клавиши, но с развитием персональных компьютеров производители старались развивать и основное устройство ввода информации. Это и привело к созданию мультимедийных клавиатур, которые в наши дни все больше и больше набирают популярность.

К дополнительным клавишам относятся группы клавиш управления мультимедийными приложениями (например, вызов и управление программами просмотра видео), клавиши управления громкостью системы, группа клавиш для быстрого вызова офисных приложений (Pages, Numbers, Keynote), калькулятора, Safari и т.д.

Клавиатуры различаются по двум признакам: способ подключения и дизайн. Подключение клавиатуры к компьютеру может осуществляться через порт PS/2, USB и через ИК и BT порт для беспроводных моделей. В последнем способе подключения клавиатура требует дополнительного источника питания, например, батарейки.

1.1.5 Web-камеры

В настоящее время существует большое количество профессиональных цифровых систем видеонаблюдения, решающих разные задачи и соответственно имеющих различные возможности и цену.

Стремительное развитие беспроводных технологий послужило толчком к созданию целого семейства беспроводных Web-камер. Но последние остаются все еще очень дорогими. Многие современные Web-камеры имеют схожие характеристики и отличаются, в основном, только дизайном и комплектацией поставки.

1.1.6 Сканер

Для непосредственного считывания графической информации с бумажного или иного носителя в ПК применяется оптические сканеры. Сканируемое изображение считывается и преобразуется в цифровую форму элементами специального устройства: CCD - чипами. Существует множество видов и моделей сканеров. Какой из них выбрать, зависит от задач, для которых сканер предназначается. Самые простые сканеры распознают только два цвета: черный и белый. Такие сканеры используют для чтения штрихового кода.

- Ручные сканеры - самые простые и дешевые. Основной недостаток в том, что человек сам перемещает сканер по объекту, и качество полученного изображения зависит от умения и твердости руки. Другой важный недостаток - небольшая ширина полосы сканирования (до 10 см), что затрудняет чтение широких оригиналов.

- Барабанные сканеры применяются в профессиональной типографической деятельности. Принцип заключается в том, что оригинал на барабане освещается источником света, а фотосенсоры переводят отраженное излучение в цифровое значение.

- Планшетные сканеры. Это самый распространенный сейчас вид для профессиональных работ. Сканируемый объект помещается на стеклянный лист, изображение построчно с равномерной скоростью считывается головкой чтения с CCD - сенсорами, расположенной снизу. Планшетный сканер может быть оборудован специальным устройством слайд-приставкой для сканирования диапозитивов и негативов. (Рис. 1.3)

Рисунок 1.3 - Планшетный сканер Epson

- Проекционные сканеры. Относительно новое направление. Цветной проекционный сканер является мощным многофункциональным средством для ввода в компьютер любых цветных изображений, включая трехмерные. Он вполне может заменить фотоаппарат. (Гинзбург А. Периферийные устройства: принтеры, сканеры, цифровые камеры / А. Гинзбург, М. Милчев, Ю. Солоницын. - СПб.: Питер, 2001. - 444)

1.2 Периферийные устройства вывода информации

Периферийные устройства вывода предназначены для вывода информации в необходимом для оператора формате. Среди них есть обязательные (входящие в базовую конфигурацию ПК) и необязательные устройства.

1.2.1 Мониторы

Монитор является необходимым устройством вывода информации. Монитор (или дисплей) позволяет вывести на экран алфавитно-цифровую или графическую информацию в удобном для чтения и контроля пользователем виде. В соответствии с этим, существует два режима работы: текстовой и графический. В текстовом режиме экран представлен в виде строк и столбцов. В графическом формате параметры экрана задаются числом точек по горизонтали и числом точечных строк по вертикали. Количество горизонтальных и вертикальных линий экрана называется разрешением. Чем оно выше, тем больше информации можно отобразить на единице площади экрана.

· Цифровые мониторы. Самый простой - монохромный монитор позволяет отображать только черно-белое изображение. Цифровые RGB - мониторы (Red-Green-Blue) поддерживают и монохромной режим, и цветной (с 16 оттенками цвета).

· Аналоговые мониторы. Аналоговая передача сигналов производится в виде различных уровней напряжения. Это позволяет формировать палитру с оттенками разной степени глубины.

· Мультичастотные мониторы. Видеокарта формирует сигналы синхронизации, которые относятся к горизонтальной частоте строк и вертикальной частоте повторения кадров. Эти значения монитор должен распознавать и переходить в соответствующий режим.

· Жидкокристаллические дисплеи (LCD). Их появление связано с борьбой за снижение габаритов и веса переносных компьютеров.

Основной из недостаток - невозможность быстрого изменения картинок или быстрого движения курсора мыши и т.п. Такие экраны нуждаются в дополнительной подсветке или во внешнем освещении. Преимущества данных экранов - в значительном сокращении спектра вредных воздействий.

·Особо надо выделить группу сенсорных экранов, так как они позволяют не только выводить на экран данные, но и вводить их, то есть попадают в класс устройств ввода/вывода. Эта относительно новая технология уже получила широкое распространение. Такие экраны обеспечивают самый простой и короткий путь общения с компьютером: достаточно просто указать на то, что вас интересует. Устройство ввода полностью интегрировано в монитор. (Семакин И. Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов/ И. Семакин, Е. Хеннер - М.: БИНОМ, 2013. - 350)

1.2.2 Принтеры

Принтер это широко распространенное устройство вывода информации на бумагу, его название образовано от английского глагола toprint - печатать. Принтер не входит в базовую конфигурацию ПК. Существуют различные типы принтеров:

· Типовой принтер работает аналогично электрической печатающей машинке.

· Матричные (игольчатые) принтеры - это самые дешевые аппараты, обеспечивающие удовлетворительное качество печати для широкого круга рутинных операций (главным образом для подготовки текстовых документов). Применяются в сберкассах, в промышленных условиях, где необходима рулонная печать, печать на книжках и плотных карточках и других носителях из плотного материала.

· Струйные принтеры обеспечивают более высокое качество печати. Они особенно удобны для вывода цветных графических изображений. Применение чернил разного цвета дает сравнительно недорогое изображение приемлемого качества. Цветную модель называют СМYB (Cyan-Magenta-Yellow-Black) по названиям основных цветов, образующих палитру.

· Лазерные принтеры - имеют еще более высокое качество печати, приближенное к фотографическому. Они стоят намного дороже, однако скорость печати в 4-5 раз выше, чем у матричных и струйных принтеров.

Особенно эффективны лазерные принтеры при изготовлении оригинал-макетов книг и брошюр, деловых писем и материалов, требующих высокого качества. Они позволяют с большой скоростью печатать графики, рисунки.

·Термические принтеры. Используются для получения цветного изображения фотографического качества. Требуют особой бумаги. Такие принтеры пригодны для деловой графики.

·3D принтеры. (Гинзбург А. Периферийные устройства: принтеры, сканеры, цифровые камеры / А. Гинзбург, М. Милчев, Ю. Солоницын. - СПб.: Питер, 2001. - 444 с.)

1.3Переферийные устройства ввода-вывода информации

· Ленточные (магнитные) накопители - стримеры. Благодаря достаточно большому объему и довольно высокой надежности чаще всего используются в рамках устройств резервного копирования данных на предприятиях и в крупных компаниях, на них хранят резервные копии баз данных и другой важной информации. (Рис. 1.4)



Рисунок 1.4 - Стример HP

· Флэш-карты. Стоило компьютерам научиться обрабатывать массивы данных, появилась проблема, где и как хранить и переносить эти данные. Решений нашлось много - от бумажных перфокарт до магнитных лент и дисков. У каждой из технологий было множество своих плюсов и, как водится еще больше минусов.

Компания Toshiba придумала технологию энергонезависимой полупроводниковой памяти, которую она назвала флэш-памятью. Микросхемы, сохраняющие данные после отключения питания были известны и ранее (BIOS), но с такой памятью было связанно много неудобств: для записи требовались специальные устройства-программаторы, а, чтобы стереть информацию приходилось применять ультрафиолетовое облучение кристалла. Флэш-память позволяет записывать и стирать данные без таких сложностей, благодаря чему обладает неплохим быстродействием и, к тому же, достаточно надежна.

Вскоре чипы флэш-памяти стали встраивать в различные устройства, а на их основе были созданы флэш-карты, с помощью которых можно было транспортировать различные данные. (Могилев А.В. Практикум по информатике : учеб. пособие / А.В. Могилев, Н.И. Пак, Е.К. Хеннер. - М.: Издательский центр «Академия», 2005.)



2. Перспективы развития устройств ввода и вывода

В фантастических фильмах мы часто видим яркие, полупрозрачные интерфейсы, которые управляются при помощи жестов и голосовых команд. Подобные концепции не так далеки от реальности -- кинематографисты уже давно консультируются с учёными и дизайнерами, чтобы соответствовать основным футуристическим трендам, и в свою очередь создают интригующие концепции, которые формируют общие стандарты в проектировании будущего.

«В целом, направление развития устройств ввода и вывода как таковых включает и те идеи, которые использованы в кинематографе киберпанка, и чуть более поздние, -- считает Василий Гатов, медиааналитик и руководитель Инновационного центра «Новые Медиатехнологии» РИА Новости. -- Идеи Дейла Херигстада, который придумал интерфейс компьютера в «Особом мнении», живы и многих вдохновляют до сих пор -- тот же LeapMotion или SixthSense, без всяких сомнений, логически связаны с размахиванием руками и квазифизическими манипуляциями с цифровыми объектами. Также интерфейс Терминатора и GoogleGlass -- очевидные родственники. Думаю, что освоение придуманного будет идти параллельно с созданием нового. Ведь идеи фантастов отражают пограничные представления того времени, когда эта фантастика придумывалась».

Среди основных тенденций в создании интерфейсов Гатов указывает на графическую модификацию традиционных интерфейсов. «Речь идёт не только о замене слов и букв «иконками» (графическими, семантическими или базирующимися на общепонятных жестах), но и о расширении зоны визуальной коммуникации вообще», -- считает он. Кроме того Гатов упомянул распространение touch-логики управления девайсами и дополненную реальность, чьё распространение стало возможным за счёт улучшения качества геолокации. Он уверен, что после некоторых колебаний потребитель информации согласился с совмещением в одном корпусе нескольких разных устройств -- с разной логикой, типом и методом медиапотребления.

2.1 Устройства ввода

На рубеже веков обозначился новый вектор развития технологий взаимодействия пользователя с ПК и электронными устройствами. В обиход вошли карманные компьютеры (КПК) с сенсорными экранами. Следом за ними промелькнули планшетные ПК первого поколения, так и не сумевшие закрепиться на массовом рынке. А еще через несколько лет началось триумфальное шествие гаджетов с сенсорными экранами. Доля мобильных телефонов, смартфонов, портативных медиаплееров и прочих электронных устройств, оснащенных сенсорными экранами, год от года увеличивается. Растущая популярность этого решения стимулировала развитие соответствующих технологий: на смену резистивным панелям пришли проекционноемкостные, благодаря чему значительно повысились точность и удобство работы. Апофеозом «сенсорной лихорадки» стал бум планшетов. Однако в сегменте настольных и портативных ПК сенсорные экраны так и не смогли составить серьезную конкуренцию традиционным устройствам ввода -- клавиатурам и мышам.

На сегодняшний день человека, интересующегося новыми технологиями, не удивить устройствами контактного и даже бесконтактного сенсорного ввода, голосового ввода, 3Dфильмами и 3D принтерами. Но анализируя новейшее оборудование, естественно с оглядкой в прошлое, можно предположить направление вектора развития УВВИ в будущем.

2.1.1 Сенсорный экран

Рассмотрим уже прочно обосновавшееся в повседневной жизни устройство контактного сенсорного ввода-вывода информации - multi-touch дисплей. Это устройство, которое позволяет взаимодействовать с информацией на экране непосредственно касаясь его пальцем или стилусом. Сенсорными экранами оборудуют современные мобильные телефоны, планшеты и ноутбуки.

Сенсорный экран изобрели в США в рамках исследований по программированному обучению в Иллинойском университете. Компьютерная система PLATO IV, появившаяся в 1972 г., имела сенсорный экран на сетке ИК-лучей, состоявший из 16Ч16 блоков. Но даже столь низкая точность позволяла пользователю выбирать ответ, нажимая в нужное место экрана. (Семакин И. Г. Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11 классов/ И. Семакин, Е. Хеннер - М.: БИНОМ, 2013. - 350)Первым персональным компьютером, оборудованным сенсорным экраном, стал HP-150 , выпущенный компанией Hewlett-Packard в 1983 г. Для отслеживания нажатий применялась сеть инфракрасных лучей, организованная перед обычным ЭЛТ-экраном. Система представляла собой матрицу 21Ч14, составленную из инфракрасных свето- и фотодиодов.

ЖК-экранами. Первая карманная игровая консоль с сенсорным экраном - Nintendo DS, первое массовое устройство, поддерживающее мультитач - iPhone, а затем iPad (Рис. 2.1).

Рисунок 2.1 - Apple iPad с ёмкостным сенсорным экраном

Наибольшее распространение получили емкостные сенсорные экраны. Ёмкостный сенсорный экран представляет собой стеклянную панель, покрытую прозрачным резистивным материалом (обычно применяется сплав оксида индия и оксида олова). Электроды, расположенные по углам экрана, подают на проводящий слой небольшое переменное напряжение (одинаковое для всех углов). При касании экрана пальцем или другим проводящим предметом появляется утечка тока. При этом чем ближе палец к электроду, тем меньше сопротивление экрана, а значит, сила тока больше. Ток во всех четырёх углах регистрируется датчиками и передаётся в контроллер, вычисляющий координаты точки касания.

2.1.2 Устройства бесконтактного ввода

В рамках анализа перспектив развития УВВИ наибольший интерес представляют устройства бесконтактного ввода информации.

Впервые всерьёз использовать кинетическое управление стали производители консолей -- Nintendo со своими нунчаками для Wii и Microsoft с Kinect для Xbox. Последний даже был включён в базовый набор новой приставки компании XboxOne. В Microsoft уверены, что пользователи будут употреблять жесты не только в играх, но и для управления системой. Прототип похожей технологии уже демонстрировали YandexLabs -- в проморолике с помощью движений рук можно выбирать на экране телевизора фильмы и музыку для воспроизведения.

В 2010 году широкой публике был представлен бесконтактный сенсорный игровой контроллер для консоли Xbox 360. «Kinect позволяет пользователю взаимодействовать с игровой приставкой без помощи контактного игрового контроллера через устные команды, позы тела и показываемые объекты или рисунки.» (Рис. 2.3)



Рисунок 2.2 - Microsoft Kinect

«Kinect состоит из двух сенсоров глубины, цветной видеокамеры и микрофонной решетки.Программное обеспечение осуществляет полное 3-х мерное распознавание движений тела, мимики лица и голоса. Микрофонная решетка позволяет Xbox 360 производить локализацию источника звука и подавление шумов, что дает возможность говорить без наушников и микрофона.» (http://www.edge-online.com/news/kinect-will-recognise-sign-language/)

В том же 2010 году началась разработка поистине революционного устройства ввода - LeapMotion. Это устройство бесконтактного сенсорного ввода было продемонстрировано в 2012 году, а мае 2013 начались продажи устройства всем желающим. (Рис. 2.3) (leapmotion.com)



Рисунок 2.3 - LeapMotion

«The Leap -- это небольшое USB-устройство, разработанное для стола пользователей, рабочей частью располагается вверх, тем самым создавая 3D-область взаимодействия объёмом около 227 дециметров кубических(то есть мнимом кубе со стороной 61 см). Внутри этой области The Leap отслеживает движение пальцев и рук, карандашей, ручек, палочек для еды с большой точностью.» (tech-life.org)

Известно, что принцип работы устройства The Leapтот же, что и вMS Kinect, но благодаря новейшим разработкам LeapMotionточнее анализирует информацию и может быть пригоден не только для игр, но и серьезных работ, связанных с проектировкой 3D моделей и произведением прочих сложных операций на компьютере.



2.1.3«Интеллектуальная» среда

Существующие тенденции указывают на то, что взаимодействие с интерфейсами будет всё чаще подразумевать использование естественных для нас форм коммуникации. Об этом говорит и профессор факультета антропологии Европейского университета в Санкт-Петербурге Илья Утехин, который уже несколько лет ведёт открытый курс по антропологии информационных технологий: «Много лет назад для управления машиной нужно было писать в командной строке строчки кода, на нечеловеческом языке. Теперь интерфейс не только графический, но и опирающийся на человеческий язык, причем не только в письменной, но и в устной форме. Опыт оперирования реальными объектами в реальном мире, опыт обычного общения (словами и жестами) всё в большей мере включается во взаимодействие человека и компьютера. Фантастика далёкого прошлого рисовала человечество, запутавшееся в виртуальных мирах. Всё оказалось иначе: сейчас компьютер обогащает реальный мир, а не виртуальный», -- утверждает Утехин.

Remote.

В первую очередь стоит обратить внимание на программу Remote от Apple на сотовых устройствах. Она позволяет использовать гаджет, как пульт управления практически всеми мультимедиа устройствами в доме. Благодаря Remote в смартфоне оказывается универсальный пульт управления всем: от телевизора до компьютера или аудиосистемы. Такие технологии можно назвать технологиями будущего, обосновывая тем, что компьютерная отрасль стремится к унификации и как можно большей многофункциональности. (Рис. 2.4)



Рисунок 2.4 - Apple Remote

Parallels.

Идея управления компьютером с помощью мобильных телефонов не нова и уже как несколько лет существуют приложения для смартфонов с функционалом, позволяющим осуществление такого рода ввода информации. Компания Parallels - мировой лидер в области программного обеспечения, обеспечивающего для провайдеров запуск и эффективное предоставление хостинга и облачных услуг, направлением развития которого является ПО виртуализации ПК и Mac - в 2011 году выпустила приложение для iOS-устройств, которое предоставили пользователям не просто удаленный доступ через iPhone, iPad или с iPodTouch к содержимому Mac, но и ранее недоступный iOS-устройствам функционал. С помощью этого приложения на iPhone/iPad/iPodTouch можно впервые просматривать флеш-сайты, смотреть потоковое и флеш-видео со звуком, а также использовать copy/paste, перемещаясь между Windows- и iOS-приложениями на устройствах Apple. Приложение создано для того, чтобы помочь пользователям уравнять качество мобильной работы с качеством работы за компьютером. С его помощью можно распечатывать документы, использовать все возможности MicrosoftOffice, Outlook и других Windows-приложений. Помимо Windows через iPhone, iPad или iPodTouch можно работать с программами и файлами более 50 операционных систем, включая Mac OS X Lion и различных версий Linux.

«Мобильная производительность - это восходящий тренд глобального рынка. В пользу этого свидетельствует увеличивающийся спрос на смартфоны и растущая популярность планшетов, - говорит директор по маркетингу Parallels в России, СНГ и странах Балтии Константин Анисимов. - Но с точки зрения пользователя мобильность должна сочетаться с возможностью выполнять привычные задачи даже вдали от рабочего компьютера. Приложения для смартфонов и планшетов это не всегда позволяют. ParallelsMobile решает этот вопрос самым очевидным способом - он дает доступ к привычным приложениям с iOS-устройств, чтобы помочь пользователю работать так, как он привык. Вне зависимости от местоположения». (http://www.parallels.com/)

Siri.

Устройства голосового ввода информации на сегодня обширнее всего реализованы на мобильных устройствах. Простым набором текста, как это, например, делается у продуктов Google, уже вряд ли удастся удивить кого-либо. Поэтому, исследуя перспективные устройства голосового ввода информации, необходимо рассмотреть приложение для iOS-смартфонов - Siri.

Siri -- это разработка Международного Центра Искусственного Интеллекта SRI, является ответвлением финансируемого Управлением Перспективных Исследовательских Программ, описанного как, возможно, самый большой проект искусственного интеллекта на сегодняшний момент.

Siri -- персональный помощник и вопросно-ответная система, адаптированная для iOS. Данное приложение использует обработку естественной речи, чтобы отвечать на вопросы и давать рекомендации. Siri приспосабливается к каждому пользователю индивидуально, изучая его предпочтения в течение долгого времени.

Siri дает возможность пользователю отправлять сообщения, записывать события в календарь, звонить и вообще полностью управлять системой посредством естественной речи. (Рис. 2.5)

Рисунок 2.5 - Siri на iPhone

Другими словами, пользователь может “разговаривать” с приложением так, как будто он ведет диалог с другим человеком. Это поистине потрясающая воображение технология доступна практически каждому, что показывает, насколько новейшие технологии уже внедрились в нашу повседневную жизнь. (http://www.quora.com/Apple-Products-and-Services/Why-is-Siri-important?q=Why+sir)

Jawbone UP

В связи со все большей персонализацией компьютеров и модой на здоровый образ жизни на свет появились такие устройства ввода, как JawboneUP и NikeFuel. Это браслеты, которые представляют собой совокупность устройств ввода, информация из которых посредством беспроводных сетей и/или проводного подключения передается в компьютер. Браслет Jawbone контролирует активность и сон человека, как получая информацию непосредственно с помощью своих сенсоров, так и посредством ввода информации самим человеком. С помощью специальной технологии MotionX браслет измеряет пульс, пройденное расстояние, скорость, активность/неактивность. Так же при каждом приеме пищи можно выбирать подходящую еду из базы. Программа на компьютере поранализрует полученные данные и даст советы, призванные помочь пользователю. (https://jawbone.com/up)

2.2 Устройства вывода

2.2.1 Стереодисплеи

Считается, что первым стереофильмом, демонстрировавшимся публично в коммерческом порядке, была кинолента «Сила Любви» (англ. ThePowerofLove), представленная в кинотеатре отеля «Амбассадор». В то время эта технология не получила широкого распространения и вернулась на большие экраны лишь в восьмидесятые, когда своё триумфальное шествие по миру начинает IMAX (крупноформатный 70-мм стереоформат с изображениями, размещёнными друг рядом с другом). Но в восьмидесятых это была все еще дорогостоящая и не слишком распространенная технология. Сегодня же почувствовать эффект 3D можно не только в кинотеатре, но и у себя дома. (Рис. 2.6)



Рисунок 2.6 - Иллюстрация стереодисплея

Стереодисплемй -- устройство визуального отображения информации (дисплея), позволяющего создавать у зрителя иллюзию наличия реального объёма у демонстрируемых объектов и иллюзию частичного либо полного погружения в сцену, за счёт стереоскопического эффекта.

Стереоскопия всего лишь один из способов формирования объёмного изображения, так что не совсем правильно отождествлять понятия «стереодисплей» и «трёхмерный дисплей». Стереодисплей является трёхмерным дисплеем, но не всякий трёхмерный дисплей является стереоскопическим (само определение «трёхмерный» в отношении средств вывода графической информации связано с употреблением СМИ термина «3D» в отношении как стереоскопических технологий, так и (псевдо)трёхмерной (объёмной) компьютерной графики, несмотря на различие сути терминов «объёмность» и «стереоскопичность»).

Виды трехмерных дисплеев:

·Стереоскопические 3D-дисплеи формируют отдельные изображения для каждого глаза. Такой принцип используется в стереоскопах, известных ещё с начала XIX века.

·Автостереоскопические 3D-дисплеи воспроизводят трёхмерное изображение без каких-либо дополнительных аксессуаров для глаз или головы (таких как стереоочки или шлемы виртуальной реальности).

·Голографические 3D-дисплеи имитируют пространственное размещение световых волн в таком виде, как они располагались бы при отражении света от реального трёхмерного объекта.

·Объёмные дисплеи используют различные физические механизмы для показа светящихся точек в пределах некоторого объёма.

Без сомнений, стереодисплеи уже в обозримом будущем займут свое прочное место во многих квартирах, ведь уже сегодня для этого все есть: на прилавках магазинов, в интернете представлено изобилие фильмов в стереоформате, существует различное ПО, предназначенное специально для просмотра фильмов в 3D, от нескольких крупных производителей, а сам стереодисплей есть возможность купить в магазинах, специализирующихся на продаже бытовой техники.

Существует лишь пара причин, по которым стереодисплей не стоит в каждом доме уже сейчас. Во-первых, это цена. Несмотря на то, что за последний год цены на стереодисплеи упали, они до сих остаются не по карману большинству жителей. Во-вторых дисплеи такого рода могут влиять на здоровье человека. Так компания Sony признала наличие неприятных побочных эффектов от 3D-фильмов и игр (головокружение, тошнота и др.), и рекомендовала ограничить такие развлечения для детей, особенно до шести лет. Ранее аналогичное предупреждение выпустила компания Samsung. Перечисляется гораздо больше возможных неприятностей от стереокино -- включая ухудшение зрения, мышечный тик, головную боль и дезориентацию. (http://mir3d.ru/focus/706/)

2.2.2 3D принтеры

3D-принтер -- устройство, использующее метод послойного создания физического объекта по цифровой 3D-модели.

3D-печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов, но в основе любого из них лежит принцип послойного создания (выращивания) твёрдого объекта.

Применяются две технологии формирования слоёв:

- Лазерная

Лазерная стереолитография -- ультрафиолетовый лазер постепенно, пиксель за пикселем, засвечивает жидкий фотополимер, либо фотополимер засвечивается ультрафиолетовой лампой через фотошаблон, меняющийся с новым слоем.

Лазерное сплавление - melting-- при этом лазер сплавляет порошок из металла или пластика, слой за слоем, в контур будущей детали.

Ламинирование -- деталь создаётся из большого количества слоёв рабочего материала, которые постепенно накладываются друг на друга и склеиваются, при этом лазер вырезает в каждом контур сечения будущей детали.

- Струйная

Застывание материала при охлаждении -- раздаточная головка выдавливает на охлаждаемую платформу-основу капли разогретого термопластика. Капли быстро застывают и слипаются друг с другом, формируя слои будущего объекта. (Рис. 2.7)



Рисунок 2.7 - Популярный 3D принтер

Полимеризация фотополимерного пластика под действием ультрафиолетовой лампы -- способ похож на предыдущий, но пластик твердеет под действием ультрафиолета.

Склеивание или спекание порошкообразного материала -- похоже на лазерное спекание, только порошковая основа (подчас на основе измельченной бумаги или целлюлозы) склеивается жидким веществом, поступающим из струйной головки. При этом можно воспроизвести окраску детали, используя вещества различных цветов. Существуют образцы 3D-принтеров, использующих головки струйных принтеров.

Густые керамические смеси тоже применяются в качестве самоотверждаемого материала для 3D-печати крупных архитектурных моделей[1].

Биопринтеры -- печать 3D-структуры будущего объекта (органа для пересадки) производится стволовыми клетками. Далее деление, рост и модификации клеток обеспечивает окончательное формирование объекта.

Также известны две технологии позиционирования печатающей головки:

- Декартова, когда в конструкции используются три взаимно-перпендикулярные направляющие, вдоль каждой из которых двигается либо печатающая головка, либо основание модели.

- При помощи трёх параллелограммов, когда три радиально-симметрично расположенных двигателя согласованно смещают основания трёх параллелограммов, прикреплённых к печатающей головке.

3D печать иногда называют "добавочным производством" (additive production). Оно отличается от классического промышленного производства, в котором большая часть сырья выбрасывается из процесса производства, например, при сверлении или резки, для того, чтобы создать продукт. 3D печать достигается наложением материала слой за слоем. Программное обеспечение контролирует процесс, сообщая принтеру, что делать.

Сейчас кажется, что 3D печать может стать производственной технологией 21 века. Это сравнительно новая технология и многие эксперты считают, что 3D принтеры будут со временем лучше и дешевле. Как, впрочем, это и происходило с другими технологиями раньше.

У 3D печати есть потенциал по ряду причин:

1. 3D печать может сделать заказное производство более доступным по средствам, следовательно хороший ответ на рост индивидуальных предпочтений. Человеческий индивидуализм и желание быть уникальным растёт, люди хотят выразить это в том числе своей одеждой. Главная причина роста индивидуализма, это рост благосостояния - мы можем себе это позволить - пока продолжается урбанизация по всему земному шару. 3D печать позволяет людям создавать полностью индивидуализированные продукты, также дёшево, как и продукты массового производства.

2. Существует растущая потребность в креативности и разработке продуктов. Во всё более ускоряющемся мире, разработка продуктов (product development) тоже должна ускоряться. 3D печать позволяет человечеству использовать больше идей и быстрее при помощи быстрого прототипирования, которое сокращает время производства до конечного продукта.

Естественно, 3D печать имеет потенциал и в медецине, что уже сейчас доказывается конкретными фактами. Сотрудники Высшей школы биологии однажды принесли в лабораторию утку по кличке Лютик с вывернутой лапкой. Ученый Майкл Гэри понял, что лапку придётся ампутировать. Однако вместо обычного протеза биологи предложили сделать точную копию здоровой лапки с помощью 3D-принтера. (http://www.lookatme.ru/mag/industry/industry-news/194115-3d-duck-foot)

Учёные сделали 3D-модель здоровой левой лапки в программе Аutodesk. Вместо пластика, который обычно используется в 3D-печати, учёные решили создать лапку из силикона, чтобы она была достаточно гибкой при ходьбе. На данный момент 3D-лапа позволяет Лютику плавать и свободно двигаться. (http://www.youtube.com/watch?v=_ewU8ZIf3Bg) (Рис. 2.8)

Рисунок2.8 - утка Лютик с лапой, распечатанной на 3D принтере



Учёные и врачи уже давно используют 3D-печать. Так исследователи из Оксфорда совместно с биомедицинской компаний DeFelice провели успешную операцию, внедрив пациенту из США имплантат и заменив ему 75% черепа, -- недостающие кости были распечатаны на 3D-принтере. А в 2011 на образовательной конференции TED ученые создали при помощи модифицированного 3D-принтера искусственную почку.

2.2.3 Новейшие устройства ввода и вывода

Рассматривая перспективы развития УВВИ нельзя обойти стороной технологии, использованные в игре Mindball.

Mindball -- настольная игра для двух игроков, в которой они должны с помощью электрической активности своего мозга управлять движениями катящегося по столу мячика. Игра производится шведской компанией Interactive Productline. Игроки надевают на лоб повязки с датчиками, регистрирующими активность различных областей мозга. Датчики связаны с компьютером, который с помощью спрятанных под столом магнитов управляет перемещением стального мячика по игровому полю. Побеждает тот, кто сумеет максимально расслабиться, тогда мяч покатится к воротам противника. (Рис. 2.9)



Рисунок 2.9 - Игра Mindball

Но как же происходит процесс передачи данных из мозга в компьютер? Дело в том, что продуктами работы нашего мозга, помимо наших собственных поступков и слов, являются еще и радиоволны на разных частотах. По излучаемым мозгом волнам компьютер может распознать, в каком состоянии мозг находится (состояние сна, бодрствования или активной работы). Одни из самых просто регистрируемых волн являются Альфа и Тетта волны, они "отвечают" за активность мозга или ее отсутствие.

Относительно недавно ученые на основе всего лишь этих двух волн научили человека печатать силой мысли. Процесс выглядел так: человека сажали перед монитором, который поделен на две половины. В левой части экрана показывается первая половина алфавита, во второй части - вторая. На голову человеку одевался прибор, регистрирующий волны, исходящие от мозга, то есть по сути обычный электроэнцефалограф. В зависимости от того, насколько мыслительная деятельность человека высока, курсор двигается по экрану по горизонтали от левой части к правой и обратно. (http://traveliving.org/mindball/)

Повышая и понижая мыслительную деятельность, человек выбирает одну из половин алфавита. Далее экран по-прежнему остается поделен на две части, но пополам делится уже не весь алфавит, а лишь выбранная пользователем ранее часть, и так далее, деля экран по горизонтали и вертикали пользовательвыбирает одну единственную букву. Поначалу такой метод может показаться очень медленным и неудобным, но с совершенствованием этой технологии процесс значительно упростится.

Только представьте, как облегчится работа дизайнеров и инженеров, человек сможет развить четвертую, пятую ось, например для того чтобы регулировать уровень освещения в комнате и громкость музыки в плеере, люди смогут полностью "мысленно" контролировать все, для чего раньше им требовались пульты или клавиатуры. Это действительно потрясающая технология.

Так же большой интерес представляет разработка компании Google - Glass.

Не так давно компания Google показала миру свой амбициозный проект - Google Glass. Это гарнитура для смартфонов (или нательный компьютер, что несколько ближе к функциональному набору устройства) на базе Android. В устройстве роль линз выполняет небольшой прозрачный экран, расположенный около правого глаза, который крепится на голову (англ. HMD -- head-mounted display), там же находится миниатюрная видеокамера. (Рис. 2.10)



Рисунок 2.10 - Google Glass на азиате

В перспективе функционал очков крайне обширен: с помощью очков реальный мир будет дополняться самой разнообразной виртуальной информацией. К примеру, взгляд на окно выведет информацию о температуре, а в случае, когда пользователь заблудился, очки любезно покажут правильный маршрут. С помощью очков можно будет читать сообщения и отвечать на них. Процесс коммуникации с устройством будет осуществляться с помощью голосовых команд.

Вслед за Google к развитию идеи приступил один из партнеров Epson - стартап под названием Meta. Продуктом его разработок должны будут стать очки AR. С их помощью предполагается управление виртуальными объектами в 3D пространстве при помощи жестов.

Разарабатываемый Meta гаджет будет состоять из двух частей. Первая - модифицированная версия медиаочков Epson Moverio, прозрачность которых позволит пользователю видеть происходящее вокруг. Вторая - установленная на их верхней части 3D камерой с низкой задержкой, подобной Kinect. При помощи камеры устройство будет отслеживать движения рук и пальцев пользователя, что позволит управлять системой жестами. Устройство будет формировать картинку, по размеру эквивалентную изображению на 80-дюймовой панели, просматриваемому с расстояния в пять метров. Будет поддерживаться работа как с 2D, так и с 3D контентом.

О том, как именно будет организовано управление очками в итоге, пока неизвестно. Предполагается, что в устройстве будет предусмотрено взаимодействие с различными социальными сетями, веб-сервисами, и играми. В том числе, разработчики предвкушают появление нового удивительного класса игр, которые войдут в наш реальный мир. (http://google-ochki.ru/)

Говоря об очках дополненной реальности, возникают вопросы относительно вмешательства в личную жизнь человека, о чем немедленно заговорили правозащитники. Суть основных претензий к футуристичным очкам заключается в том, что с момента их широкого распространения (а с большой долей вероятности это произойдет) понятие приватности исчезнет, потому как мультимедиа и коммуникационные возможности GoogleGlass окончательно сотрут границу между тем, что человек хотел бы сохранить только для себя, и всеми желающими, которые смогут просмотреть фото или видео в интернете, загруженное туда очками. При этом, как отмечается, пока никаких законных методов повлиять на то, как именно владелец очков будет их использовать, не существует.



Заключение

Проанализировав устройства ввода и вывода, начиная с порфированых бумажных лент и заканчивая бесконтактными сенсорными устройствами ввода, можно представить то, как будет развиваться индустрия в будущем. В настоящий момент на массовом рынке устройств ввода и вывода представлены вполне привычные устройства: мыши, клавиатуры, сенсорные панели, аудиосистемы и дисплеи, но в скором времени их место смогут занять более перспективные устройства ввода и вывода, такие, как LeapMotion и стереодисплеи.

Так же при выполнении данной работы были рассмотрены новейшие, еще не ориентированные на массового покупателя и не работающие в полную силу, но обладающие огромным потенциалом устройства, которые можно смело называть устройствами ввода и вывода будущего. Это и 3D принтеры, и очки дополненной реальности, и, конечно, устройство передачи данных непосредственно из мозга в компьютер.

Несомненно, можно сказать, что в индустрии прослеживается тенденция к унификации, многозадачности и персонализации. Уже сейчас заметны тенденции, направленные в эту сторону - современные устройства “интеллектуальной” среды можно рассматривать как первый шаг в этом направлении. очередь, это совокупность устройств ввода и вывода в одном, как например, сенсорные экраны на смартфонах. Это умные устройства, подстраивающиеся непосредственно под пользователя, угадывающие его предпочтения и привычки, как это реализовано на смартфонах посредством программного обеспечения Siri, Remote и схожих с ними.

Более того, можно утверждать, что в будущем всё более и более будут укреплять свою позицию бесконтактные устройства ввода, на сегодняшний день представленные игрой Mindball. Это действительно самая ёмкая и перспективная технология, которая обладает поистине мощным потенциалом.

Список использованных источников

1 Семакин И. Г., Хеннер Е.К Информатика и ИКТ. Базовый уровень: учебник для 10-11. М.: БИНОМ, 2013. 350 с.

2 Гинзбург А.С., Милчев М.К., Солоницын Ю.И. Периферийные устройства: принтеры, сканеры, цифровые камеры. СПб.: Питер, 2001. 444 с.

3 Могилев А.В., Пак Н.И., Хеннер Е.К. Практикум по информатике: учеб. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 370 с.

4 Kinect Will Recognise Sign Language: электрон. журн. 2010. URL: http://www.edge-online.com/

5 Why is Siri important?: электрон. журн. 2011. URL: http://www.quora.com/

6 Jawbone Up, интернет-ресурс. URL: https://jawbone.com/up

7 Картинки рвутся наружу: Status Quo 3D-дисплеев: электрон. журн. 2009. URL: http://mir3d.ru/

8 Ученые спасли жизнь утке с помощью 3D-принтера: электрон. журн. 2013. URL: http://www.lookatme.ru/

9 Будущее интерфейсов: электрон. журн. 2013. URL: http://www.lookatme.ru/

10. Mindball: сайт производителя. URL: http://www.mindball.se/

11 Google Glass: сайт производителя. URL: http://www.google.com/glass/

12 Apple: сайт производителя. URL: http://www.apple.com/

13 LeapMotion: cайт производителя. URL: https://www.leapmotion.com

14 Parallels: сайт производителя. URL: http://www.parallels.com/

Размещено на Allbest.ru