Сентябрьский номер журнала Computer за 2004 год (IEEE Computer Society, Vol. 37, No. 9, September 2004) только очень условно можно назвать тематическим: формально объявленной теме — роботехнике — посвящены только две из шести больших статей номера. Поэтому на этот раз я буду приводить обзор статей в том порядке, в котором они размещены в журнале.
Первая большая статья называется «За пределами 3G: комбинированные беспроводные сервисы» (Beyond 3G: Compound Wireless Services). Статья написана отставным ветераном компании Bell Laboratories Тадеушем Кобиларцем (Thaddeus Kobylarz). Ключевая особенность беспроводных систем третьего поколения — поддержка высокоскорост?ных телекоммуникаций. Технология CDMA (Code Division Multiple Access — «множественный доступ с кодовым разделением») поддерживается в двух вариантах. В стандарте CDMA2000, принятом комитетом TR-45 Ассоциации отрасли электросвязи (Telecommunications Industry Association), обеспечивается скорость до 2,4 Мбит/с. Стандарт Wideband CDMA Европейского института телекоммуникационных стандартов (European Telecommunications Standards Institute) предполагает поддержку скорости передачи данных до 8 Мбит/с. Наличие столь высоких скоростей вызывает появление множества новых беспроводных сервисов, которые можно условно разделить на три категории:
- информационный поиск (определение местоположения пользователя, получение прогноза погоды и т.д.);
- мобильная коммерция (бронирование билета на самолет, оплата парковки, авторизация платежа по кредитной карте и т.д.);
- обычные коммуникации (работа с электронной почтой, управление домашним кондиционером и т.д.).
3G-сервисы все еще находятся в стадии разработки, однако исследователи уже изучают архитектурные потребности беспроводных сервисов следующего поколения, которые должны обеспечить возможность комбинирования разных видов услуг с целью поддержки специализированных сложных функций. Комбинированный беспроводной сервис является сохраняемым сценарием выполнения заданных компонентных сервисов. Так, комбинированный сервис поддержки маршрута движения автомобиля может быть основан на компонентных сервисах определения местоположения, вычисления текущего маршрута и обеспечения информацией о трафике движения. Обсуждаются вопросы параметризации сервисов, их общей организации и выполнения компонентных сервисов.
Раншенг Ванг (Runsheng Wang) и Ксиаоруи Ху (Xiaorui Hu) представили статью «Развитие VoIP в Китае» (VoIP Development in China). В Китае возможность использования IP-телефонии впервые появилась в апреле 1999 года, а к концу 2002-го платный внутренний и международный VoIP-трафик превзошел платный трафик традиционной телефонии. Авторы выделяют основные факторы, способствующие успеху IP-телефонии в Китае. Во-первых, стоимость услуг при использовании VoIP в два-три раза меньше стоимости традиционной телефонии. Кроме того, IP-телефония оказалась очень прибыльной для провайдеров. В Китае даже появился отдельный класс провайдеров услуг Internet-телефонии. IP-телефония принесла выгоду и традиционным телефонным операторам, поскольку для обеспечения большей части трафика VoIP используется обычная телефонная сеть. Наконец, развитие сервисов IP-телефонии способствует переходу от используемых в настоящее время сетей связи к сетям следующего поколения, основанным на IP. На этом китайская специфика заканчивается; основная часть статьи посвящена обсуждению общих протокольных и технологических аспектов организации IP-телефонии.
Следующие две статьи связаны с темой роботехники. Cтатью «BEES: исследование Марса с использованием биоинспирированных технологий» («BEES: Exploring Mars with Bioinspired Technologies») написали Сарита Такур (Sarita Thakoor), Джон Майкл Морукян (John Mickael Morookian), Джаван Чахл (Javaan Chahl), Батлер Хайн (Butler Hine) и Стив Зорницер (Steve Zornetzer). Биоинспирированная технология исследовательских систем ориентирована на использование разнообразных механизмов, которые успешно реализуются биологическими организмами, но с трудом достигаются традиционными методами. В работе авторов технология BEES (Bioinspired Engineering of Exploration Systems) применяется для разработки навигационных сенсоров, размещаемых на небольших летательных аппаратах с целью обеспечения автономного полета. На представленный подход повлияли наблюдения за поведением насекомых. Хотя у большинства насекомых имеются неподвижные глаза с фиксированной фокусировкой, не обеспечивающие стереоскопию, несколько остроумных стратегий обеспечивают успешную навигацию насекомых в трех измерениях. Отделение этих принципов от биологии позволило разработать эффективные и компактные средства для автопилотирования роботизированного летательного аппарата, предназначенного для планетарных исследований. Разработанная биоинспирированная сенсорная подсистема состоит из инспирированного стрекозами фасетчатого глаза, предназначенного для стабилизации полета и опорной ориентации; заимствованного у пчел оптического потока для огибания рельефа местности; сдерживания бокового сноса и определения местонахождения и т.д. Сенсорная подсистема уже функционирует на Земле в условиях, приближенных к марсианским, и демонстрирует возможности автономных навигации и управления, которые требуются для сбора представляющих научный интерес фото- и видеоматериалов. Описываются основные архитектурные и технологические принципы организации подсистемы.
Линда Дейли Паулсон (Linda Dailey Paulson) написала статью «Биомиметические роботы» (Biomimetic Robots). Биомиметика — общий термин, используемый для обозначения технологии разработки процессов (систем), имитирующих биологические процессы (системы). Этот термин происходит из биохимии и применяется к разнообразным химическим и механическим явлениям. Автор обозревает производимые в настоящее время исследования и разработки, связанные с применением биомиметики в роботехнике. В данном случае под биомиметикой понимается извлечение принципов из биологии и применение их к устройствам, производимым человеком (более конкретно, к роботам). Кратко описываются проекты: тараканоподобные роботы (Стэндфордский университет — www-cdr.standford.edu/biomimetics); роботизированные лобстеры (Северо-Западный университет — www.neurotechnology.neu.edu); Entomopter — ползающие и летающие роботы (Georgia Tech); проект в Case Western Reserve University (http://biorobots.case.edu), в котором конструкция роботов инспирируется биологическими особенностями тараканов и сверчков; Scorpion — проект робота, имитирующего поведение скорпиона (Frounhofer Institute, Германия — www.ais.fraunhofer.de/BAR/SCORPION). Статья состоит из ряда небольших интервью с руководителями проектов. Заметно, что почти все проекты финансируются военными агентствами США, и эти проекты ведутся, главным образом, не в самых известных исследовательских организациях.
Следующая, уже не имеющая отношения к биороботам, статья называется «Разработка звуковой системы предупреждения об опасности в масштабах города» (Designing an Urban-Scale Auditory Alert System). Статья написана пятью авторами из трех итальянских университетов, первый в списке — Федерико Аванцини (Federico Avanzini). Высокие приливы, периодически затопляющие Венецию, в последнее время стали представлять еще более серьезную опасность по причине изменений лагуны и атмосферных условий. Каждый год в течение нескольких дней затопляется немало улиц и площадей, что нарушает жизненные условия жителей и движение транспорта. Особое подразделение муниципалитета Венеции обеспечивает постоянное прогнозирование наводнений на основе математических моделей и астрономических и метеорологических данных. В ожидании высокого уровня прилива, городские власти вводят в действие на несколько минут сеть электромеханических сирен, обычно упреждая на несколько часов пик прилива. Однако сирены издают звуки, напоминающие сигнал воздушной тревоги, не отражают уровень серьезности ситуации, и их можно не услышать в изолированных или отдаленных частях города. В связи с этим была создана исследовательская группа, изучавшая возможности замены сирен системой громкоговорителей, которая обеспечивала бы более равномерное и информативное оповещение об уровне прилива. В ходе работы (на основе использования программных средств акустической имитации и визуализации) была проанализирована действующая система предупреждения. На следующем шаге использовались методы логического программирования с ограничениями для определения оптимального размещения громкоговорителей на территории города. Вырабатывалась звуковая гамма предупредительных сигналов. На завершающей стадии проекта производились испытания системы с участием людей, что привело к некоторым изменениям в разработке. Авторы отмечают, что хотя их работа была ориентирована на решение конкретной проблемы, результаты могут быть применены при разработке разнообразных других систем оповещения об опасности.
Авторы последней большой статьи номера, «Моделирование мультимодального человеко-машинного взаимодействия» (Modeling Multimodal Human-Computer Interaction), — Зелчко Обренович (Zeljko Obrenovic) и Душан Старкевич (Dusan Starcevic). Мультимодальное взаимодействие является частью любого человеческого разговора. В процессе общения люди говорят, передвигаются, жестикулируют и переводят взгляд. Это естественное поведение людей находится в центре внимания исследователей человеко-машинных взаимодействий (Human-Computer Interaction — HCI). Для совершенствования области действия, надежности и полезности разрабатываются новые мультимодальные интерфейсы, которые автоматически изучают и внедряют важные параметры пользователя, задачи и среды. В настоящее время отсутствуют полные практические методы разработки мультимодальных интерфейсов. Однако для анализа, проектирования и реализации мультимодальных интерфейсов можно использовать существующие промышленные стандарты инженерии программного обеспечения. На основе языка UML авторы разработали общую среду моделирования, предназначенную для специфицирования мультимодальных интерфейсов. Разработан соответствующий профиль для UML 1.5, в котором вводятся несколько расширений UML, отражающих специфику метамодели мультимодальных интерфейсов.
Думаю, многих отечественных разработчиков программного обеспечения может заинтересовать книга Годфри Нолана «Декомпиляция Java» (Godfrey Nolan, Decompiling Java, Apress; www.apress.com; 1-59059-265-4; 264 pp.; $39.99). В технологиях Java и .Net используется идея виртуальной машины. Виртуальные машины полезны во многих отношениях, но они подрывают безопасность кода, поскольку программа может быть подвергнута декомпиляции или обратному инжинирингу. Поэтому разработчики, желающие защищать свою интеллектуальную собственность, должны понимать суть декомпиляции. Например, один из вопросов, стоящих перед разработчиками, заключается в том, насколько безопасен код, подвергнутый так называемой «обфускации» (т.е. запутыванию). Книга содержит ответы на этот и другие вопросы, обеспечивая также дополнительную информацию о байт-кодах Java и различных виртуальных Java-машинах. На основе детального анализа поведения JVM обсуждаются возможности и ограничения сегодняшних декомпиляторов и обфускаторов.
На этот раз все. Напомню, что пора обновлять свое членство в IEEE Computer Society. Не откладывайте это на самый конец года. До встречи через месяц, Сергей Кузнецов (kuzloc@ispras.ru).
