互动科普

一次校友聚会导致了一项新技术的产生，它可能会让袖珍键盘失去用武之地。

1998年，在美国加利福尼亚州圣克拉拉市举行的一次非正式的麻省理工学院校友聚会上，Nazim Kareemi和Cyrus Bamji这两位发明家展开了交谈。Bamji提到他的关于从一定距离控制电子设备的想法，实质上这种想法是遥控技术的一种新形势。他说：“在我脑海里已思考了好一阵，但尚未完全成型。”

为了将他们最初的讨论付诸实施，两人开始着手开发一种低成本的小装置，该装置能绘出周围环境的三维图。

这项发明的构思始于1999年初，但是支持该想法的经费并未及时到位。

为了找到能让电子设备观察三维空间的方法，他们尽量避免研究过类似技术的其他人所犯过的错误。试图创建三维图像的早期研究者依赖双摄像机，对两幅图像中的对应像素逐个进行比较，这种方法要求计算机有很高的数据处理能力。Bamji解释说：“我们退后一步，尝试使用一种更为整体式的方法，通过一个三维传感器来解决难题，用它来解释图像的亮和暗。”

这种传感器被嵌入到Canesta键盘中，已在9月份的一次移动通信会议上首次亮相。Canesta键盘是正在投入市场的少数几种虚拟键盘之一。

该产品的核心电子部件是Canesta键盘的感知芯片组，它包括3部分：图案投影仪、红外光源和传感器。图案投影仪使用的是边长只有9毫米的小激光器，在桌面上投影出与普通键盘类似的键盘图像。光线非常贴近表面，只有当用户的手指接触到桌面时才会挡住光线。直径仅为6．5毫米的圆柱形红外光源发射出一束红外光，当碰到障碍物时便返回到红外线传感器——仅有100×20个感光像素的阵列，只有一个豌豆那么大。当红外光源打开时，计时器开始给每个像素计时；而当光线返回时计时停止。时间被转换成距离——光线在碰到障碍物(例如触及桌面上虚拟键盘的一个手指)之前行进了多远，其感应机理类似于雷达和光线之间的关系。

由像素阵列收集的距离汇总起来，可提供被扫描过的周围区域的三维图。而且，该设备扫描周围环境的频率超过每秒50次。与图案投影仪类似，红外光源的位置也非常贴近表面。如果用户同时按下与传感器正好成一直线的两个键，传感器的“视线”会被挡住。这种情况很少发生，即便真的出现了，键盘的软件会让换挡键“粘住”，因此，如果被按在E上的手指挡住了，键盘将解释为两个键同时被按下。

据Kareemi介绍，Canesta键盘的感知芯片组售价仅为几十美元，而目前PDA所用的紧凑型键盘价格大约在80美元上下，前者要便宜得多，而且，有些公司已经打算将该芯片组用于他们自己的产品中。从2003年上半年开始，该芯片组有望被集成到移动电话、个人数字助理以及其他电子产品中。

第一批使用者发现，在这种虚拟键盘上录入时没有触觉反馈，这多少会让他们感到有些无所适从。因此发明家又为Canesta键盘增加了击键声——当使用者按下一个虚拟键时，会发出声响。Kareemi说道：“大约需要用l0-l5分钟的时间来适应虚拟键盘，然后你就能飞快地输入了。”为TN试到底能多快，Kareemi及其同事召集了20位经常使用移动电话、计算机和个人数字助理的人。这些人使用输入笔平均每分钟录入14个单词；使用袖珍键盘每分钟25个单词；而使用Canesta键盘则攀升到每分钟4个单词。还是这群人，他们在普通键盘上的录入速度可达到每分钟65个单词。看来让用户完全习惯于在无形世界中录入，的确还需要一段适应期。

然而，该技术的应用远不只限于键盘。Canesta3-D图不仅可以观测到人的手，还可以观测整个人。例如，如果将该技术应用于中国武术的视频游戏，那么用户可以站在房间的中央拳打脚踢，同时屏幕上有一个人在模拟他的动作。该技术还可移到汽车中，以便观察其他驾驶者是否靠得太近；或者是否有儿童坐在前排座上而需要关死安全气囊。Kareemi说：“它甚至能看到是否有人将脚放在仪表面扳上，还能在出现事故时以不同的方式触发安全气囊，我们可以轻易地做到这些。”Canesta公司目前正在与三家汽车制造商洽谈该项技术，但没有透露具体是哪三家。

Kareemi及其同事的一项专利已被批准，另有29项也已经归档。当前最大的问题仍然是：个人数字助理和移动电话的使用者是否真的愿意在餐桌或办公桌面上录入电子邮件、备忘录或地址。