Практически все, что удалось узнать журналисту Клэйтону о нынешней системе ADVISE, частично уже работающей в реальных задачах и постоянно наращивающей функциональность, свидетельствует, что реализация государством заманчивой идеи «тотальной информационной осведомленности» идет полным ходом. Естественно, подчеркивается, что все усилия направлены на борьбу с террористами. Как заверил Джим Томас (Jim Thomas), один из ключевых разработчиков ADVISE и директор нового Национального центра визуализации аналитики (National Visualization Analytics Center, г. Ричленд, шт. Вашингтон), компьютерная система датамайнинга «уже помогла расстроить несколько террористических заговоров» — вот только подробности нельзя раскрывать из-за необходимости держать подобные методы работы в строгой тайне. Но в любом случае, подчеркнул Томас, народ должен знать, что «та технология, которая сейчас изобретается в лабораториях, вне всяких сомнений, используется для защиты наших свобод — и это очень круто»…
Когда о «свободе» говорят в подобном контексте, почему-то сразу вспоминаются строчки популярнейшей советской песни эпохи сталинизма: «Я другой такой страны не знаю, где так вольно дышит человек». В общем, дышите глубже, свободы все больше.
НОВОСТИ: Чип спешит на помощь
Автор: Денис Коновальчик
В середине февраля Нью-Йорк оказался погребен под полуметровым слоем снега — таких метелей, как в нынешнем сезоне, «столица мира» не знала давно. К счастью, снежный вихрь быстро сменился игрушечным: с 12 по 15 февраля посланцы более чем полутора тысяч компаний из 33 стран слетелись в выставочный Центр Дживитса, где из года в год на исходе зимы проходит главный парад мировой игровой индустрии - Международная игрушечная ярмарка.
«Вихри враждебные», реявшие над местом проведения выставки, символично отражают положение дел в отрасли, переживающей не лучшие времена. В том, что в минувшем году впервые за долгое время объем продаж игрушек в Америке не только не вырос, а сократился на 4%, многие эксперты винят хайтек: нынешние дошколята все чаще предпочитают iPod’ы и видеоприставки традиционным кубикам и машинкам. «Что поделаешь, в мир потребительской электроники современные дети куда быстрее входят самостоятельно, чем с нашей помощью», — сетуют производители. Вдобавок по игрушечникам чувствительно ударил нефтяной кризис, повлекший удорожание органических материалов — плоти и крови многих традиционных забав.
Впрочем, не все так плохо: чипы продолжают дешеветь, и, как подсчитали дотошные организаторы нынешней выставки, электронными мозгами могут пораскинуть уже три четверти всех экспонатов. Подобно своим создателям, вынужденным держать нос по ветру, улавливая малейшие рыночные тенденции, новые игрушки все активнее обзаводятся органами чувств. А заодно и интерфейсами для подключения к бытовой электронике (вроде все того же вездесущего IPod’а). Что же касается пап и мам, то им в наступившем сезоне, похоже, придется изрядно раскошелиться: большинство горячих новинок переваливает за стодолларовую отметку.
На сей раз многих посетителей не отпускало ощущение, что они попали в огромный зоопарк: начиненных сенсорами «умных» зверюшек на фирменных стеллажах было хоть отбавляй. Компания Hasbro представила, пожалуй, самую крупную особь — пони по кличке Butterscotch: имея рост в холке больше метра, эта лошадка способна выдержать пятипудового всадника (акселерация, знаете ли). Несмотря на столь внушительную грузоподъемность, животина не чужда сантиментов: в ответ на потрепывание гривы хозяйской рукой она хлопает длинными ресницами, поводит ушами и благодарно трясет головой. Свою чувствительность к хозяйскому прикосновению демонстрирует и другая зверюшка той же фирмы — обезьянка Cuddle Chimp: стоит лишь задеть ее рукой, как шимпанзе тут же вцепляется в нее, издавая жизнерадостный крик. Помимо обаятельной внешности, примата отличает вполне дружелюбная цена в тридцать «зеленых» — почти на порядок меньше, чем у многих других членов «семейства сенсорных».
Достойную компанию ныне живущим видам составили и представители юрского периода: фирма WowWee представила новую версию своего двуногого «рободинозавра» Roboraptor, способного бегать по квартире и благодаря инфракрасным сенсорам ловко огибать мебель. Несмотря на скромное заявление производителей о том, что их детище управляется всего тремя инстинктами — голода, самосохранения и желания играть, — восьмидесятисантиметровая рептилия отнюдь не так проста: в ее арсенале больше сорока запрограммированных функций, включая знание нескольких танцев и умение патрулировать вверенную территорию. Помимо всего прочего, ею может управлять не только хозяин, но и другой робот WowWee — Robosa-pien V2, что является примером чуть ли не первого межвидового «робосимбиоза» в игрушечном мире.
Не желая отставать от братьев меньших, прямо на глазах умнеют и куклы. Чтобы говорливой Аманде, наделавшей шороху на прошлогодней выставке, было не скучно, компания Playmates Toys выпустила ее младшую сестру — Amazing Allysen. Новинка обладает более солидным словарным запасом, а также широким кругозором: ее коньком являются пространные монологи на темы от погоды до моды. В довесок к азам английского Эллисен обучили и мимическому языку: в ответ на некоторые фразы хозяйки она расплывается в улыбке или обидчиво морщит лобик.
Еще дальше в освоении невербальных форм общения продвинулась кукла Baby Alive от Hasbro, призванная на собственном примере познакомить девочек с заботами будущих мам. «Робомладенец» постоянно корчит рожи, то и дело шмыгает носом, а в «критический момент» не стесняется информировать маму о состоянии своих подгузников. Как обещают производители, пить из соски и делать «пи-пи» пятидесятидолларовый «куклёнок» будет весьма реалистично, так что до начала августовских продаж потенциальным матерям не помешает запастись комплектами крошечных «расходных материалов» — пеленок и памперсов.
Как видно, ленинская фраза о «важнейшем из искусств» хорошо известна за океаном: стенды многих фирм напоминают музеи Голливуда, рекламируя в пластике, резине и силиконе киногероев прошлых лет. Не стал исключением и знаменитый Супермен, возвращение которого на большой экран («Superman Returns») ожидается в конце июня. Заключившая эксклюзивный контракт со студией Warner Brothers компания Mattel выставила радиоуправляемую фигурку, способную подниматься в воздух на высоту до 120 метров. «Это первый случай, когда дети могут заставить Супермена летать», — разливалась соловьем пресс-служба Mattel (похоже, многократные полеты «суперменов» вертикально вниз прошли мимо внимания пиарщиков). Впрочем, почувствовать себя супергероем ныне по плечу любому хлюпику: стоит только надеть специальный надувной костюм, способный «накачать» фигуру своего хозяина. Для этого даже не придется возиться с насосом: костюм снабжен компрессором на батарейках, без труда доводящим его форму до нужной кондиции.
Не исключено, что юные техники предпочтут не покупать робота своей мечты в готовом виде, а собрать его из набора деталей — такую возможность предоставляет 250-долларовый конструктор Mindstorms NXT от фирмы Lego. Перед тем как электронный гуманоид встанет на ноги, его малолетний хозяин проведет не один захватывающий «мозговой штурм» со своим отцом, сделав первые шаги в мире электроники. В результате на свет появится автономный робот, способный понимать некоторые команды, реагировать на прикосновения и различать цвета. По части интеллекта он оставит далеко позади своего предка, выпущенного еще в 1998 году: как-никак, ныне в черепушке робота находится не 16-, а 32-разрядный процессор.
«Играть на органе очень просто: нужно лишь нажимать на нужные клавиши в нужное время, а остальное сделает сам инструмент». Похоже, эта шутка Иоганна Себастьяна Баха вдохновила инженеров компании Allegro Multimedia на выпуск мультимедийного набора Piano Wizard для обучения малолеток азам фортепианного искусства. Превратить часы, проведенные у компьютера, в полноценные музыкальные уроки позволяет оригинальная клавиатура с раскрашенными во все цвета радуги клавишами. Вместо того чтобы, скрипя мозгами, запоминать мелодические ходы, юным «кудесникам рояля» предлагается поиграть в своеобразное «клавишное караоке»: все, что от них требуется, это оперативно нажимать на кнопки, совпадающие по цвету с меняющейся картинкой на дисплее. Разумеется, клавишники с опытом могут отключить «цветомузыку» и подбирать музыку на слух. Джентльменский набор мелодий можно легко расширить, скачивая любимые «мидишники» в Интернете. На сей раз искусство требует жертв в объеме 200 долларов.
Незадолго до открытия своей коронной выставки Ассоциация игрушечной индустрии присудила высокие награды передовикам отрасли. Почетного звания «Игрушки года», а также самой успешной инновации и лучшей образовательной забавы было удостоено стодолларовое электронное чудо FLY Pentop Computer от компании LeapFrog. Опытнейшие члены жюри не скупились на комплименты вещице, на первый взгляд ничем не отличающейся от обычной авторучки. Что ж, подивиться и впрямь было чему: благодаря встроенному оптическому сканеру «компьютер на кончике пера» позволяет на лету запоминать и распознавать написанное, озвучивая голосом небрежные каракули и щелкая математические примеры. Что ж, выбор очередного триумфатора вовсе не случаен: как видно, все идет к тому, что «История игрушек» нынешнего столетия будет написана электронным пером.
ТЕМА НОМЕРА: Прибытие «Кошечки»
Автор: Леонид Левкович-Маслюк
«Прибытие поезда» — так назывался самый первый кинофильм. Сегодняшние тематические материалы посвящены «Кошечке» — одному из первых в истории опытов компьютерной анимации, осуществленному тремя математиками Московского университета почти сорок лет назад. Сюжет прост: за сорок секунд кошка несколько раз проходит по экрану из угла в угол. Гораздо интереснее сюжет, связанный с работой над фильмом, его забвением на много лет и недавним возрождением в цифровой форме.
Проследив за этим сюжетом, мы в не совсем привычной перспективе увидим очень интересный эпизод из истории развития информатики в нашей стране. Авторы фильма поставили перед собой и блестяще решили совершенно новаторскую по тем временам задачу. В первом из материалов темы речь идет об основных идеях, лежащих в основе этой работы, во втором — о мотивах авторов и об обстановке, в которой она велась.
Что, как и когдаВпервые я услышал о «Кошечке» еще учась в школе. Идеолог проекта — Николай Константинов, известный всей математической Москве создатель сети математических кружков и школ и сам замечательный математик, — но о нем речь ниже. Так вот, Константинов заглянул к нам в класс и пригласил в актовый зал «посмотреть мультфильм, который нарисовала машина». Я не пошел и упустил редчайшую возможность познакомиться с работой, кардинально обогнавшей свое время. Дело было то ли в 1968, то ли в 1969 году, когда Константинов регулярно показывал этот фильм в школах и на математических олимпиадах.
Увидел же я «Кошечку» лишь несколько месяцев назад, в перерыве одного из курируемых Константиновым школьных турниров под названием «Математическая регата». Грязно-серый, слегка дрожащий, как в старинной кинохронике, фон, на котором появились имена авторов, а затем и сама кошечка, составленная из хорошо заметных тусклых квадратиков, все это не предвещало ничего захватывающего. Но кошка сделала шаг, другой — и стало ясно, что перед нами совсем не окаменелость из музея. То, что мы увидели, было живым, нахальным и независимым, и самое приятное — не имело ничего общего ни с диснеевскими, ни с союзмультфильмовскими игрушечными зверьками. Константинов, как всегда, оказался предельно точен в формулировке: это рисовал не человек при помощи машины — рисовала именно машина, обеспечивая не условно мультяшный, а буквальный, повседневный реализм движений.
С недавних пор, благодаря команде сайта «Математические этюды», каждый может самостоятельно оценить «Кошечку», найдя ее на www.etudes.ru. Там же и оригинальная статья о технологии создания фильма, напечатанная в журнале "Проблемы кибернетики" только в 1974 году. Попробуем уточнить место этой работы на эволюционной шкале компьютерной анимации.
Честно говоря, начиная исследовать историю «Кошечки», я одно время даже думал, не окажется ли она самым первым примером компьютерной анимации. Но это, конечно, не так. Например, Юрий Баяковский, один из активных участников «героического периода» становления компьютерной графики, после просмотра «Кошечки» припомнил, что еще во второй половине 50-х в ИПМ имени Келдыша РАН на машине «Стрела» (где память была на электронно-лучевых трубках, единичные биты светились, нулевые — нет) инженеры «делали анимации, заполняя соответствующим образом память ноликами и единичками». Можно предположить, что и на Западе у компьютерной анимации был длительный период «фольклорного» развития. Похоже, что официальной хронологии у компьютерной анимации пока нет, так как временные шкалы, составляемые разными исследователями, не во всем согласуются. В любом случае, «Кошечка» попадает в довольно малонаселенную зону. Компьютерная анимация в конце 60-х еще только готовилась стать индустрией, а работы первых художников, применивших ее в творчестве, иногда сразу оказывались в лучших музеях современного искусства.
Зато вполне возможно, что две базовые для анимационных технологий идеи были впервые реализованы именно в этом фильме, причем задолго до их появления в мэйнстриме.
Представление трехмерной пространственной формы в виде иерархической структуры данных. Структура напоминала октодерево (octree), задающее любую пространственную форму так: в нулевом приближении это куб, содержащий наш объект, в первом приближении — совокупность кубиков половинного размера, содержащая объект, и так далее. «Кошечка» задавалась более экономичной, адаптивной иерархией «брусков» (усеченных пирамид), аппроксимирующих ее торс, ноги, усы и т. д.
Задание траекторий движения тела при помощи дифференциальных уравнений.
Первая из идей, при всей ее важности (Мэттью Уорд даже выделяет октодерево как отдельный этап в истории компьютерной графики, относя его к 1982 году — четырнадцать лет спустя после «Кошечки»), все-таки кажется мне принципиально более простой в придумывании и реализации, чем вторая. Легко представить, что в «фольклоре» подобные методы к тому времени уже существовали (другое дело, что авторы не были связаны с этим только возникавшим тогда сообществом и сами изобретали все с нуля). А вот вторая идея значительно глубже концептуально и сложнее технически. Современные обзоры по моделированию движения человека для целей анимации (обзоров, посвященных специально кошкам или другим животным, я не нашел) относят первые работы такого типа — анимацию ходьбы на основе решения уравнений прямой или обратной кинематики и динамики — к началу или середине 80-х. В биомеханике, без всякой связи с компьютерной анимацией, первые попытки (двухмерного!) моделирования движения человека на основе задач оптимизации, приводящих к дифференциальным уравнениям, делались в начале 1970-х[Computer animation of Human Walking: a Survey (1999), Franck Multon, Laure France, Marie-Paule Cani-Gascuel, Gilles Debunne]. Вполне возможно, что подобные исследования велись в момент создания «Кошечки» и в робототехнике. Рекорды и приоритеты дело тонкое, и я бы не хотел сейчас всерьез углубляться в эту тему. Но из литературы совершенно очевидно, что вплоть до начала 80-х основной технологией компьютерной анимации оставались те или иные формы интерполяции между кадрами, различные варианты морфинга и т. п. — вещи, принципиально более простые, чем реалистичное матмоделирование живого движения, примененное в «Кошечке».
Отметим, что уравнения «Кошечки» не выводились напрямую из физических моделей мышц и суставов. Они лишь качественно воспроизводят типичные паттерны кошачьей ходьбы (неожиданные подробности читайте в интервью с Константиновым в этом номере). Реализм движений, тем не менее, очевиден. Причем не только мне. Свое мнение во врезке высказывает Рик Парент, профессор Университета Огайо (одной из колыбелей компьютерной графики), автор монографии «Computer Animation: Algorithms and Techniques», специалист по анимации человеческих фигур, а также по истории компьютерной анимации. Благодаря Паренту мы смогли проиллюстрировать этот материал кадрами одного из первых трехмерных компьютерных фильмов «Not Just Reality», сделанного Барри Весслером в Университете Юты в 1973 году.
Юрий БаяковскийКогда речь заходит о первых работах по компьютерной графике в нашей стране, сразу же вспоминается имя Юрия Баяковского (в 1990 году на конференции SIGGRaPH ассоциация aCM присвоила ему титул «Computer Graphics Pioneer»). Сейчас Юрий Матвеевич возглавляет в МГУ Лабораторию компьютерной графики и мультимедиа на факультете ВМК (graphics.cs.msu.su), но продолжает работать и в Институте прикладной математики им. Келдыша РАН, где он много лет заведовал отделом компьютерной графики и где еще в 1964 году в соавторстве с физиком Тамарой Сушкевич выполнил первую в СССР работу по «машинной графике». Это была как раз анимация, небольшой фильм об обтекании цилиндра плазмой. В 1971 году в ИПМ был разработан более совершенный софт для создания компьютерных фильмов и установлена камера для съемки кадров с экрана дисплея. При помощи этой системы вскоре были сделаны еще две впечатляющие анимации. Одна визуализировала движение робота, другая — смоделированное "приливное взаимодействие" двух галактик.
Как видим, в нашей стране первые исследования по компьютерной анимации велись в рамках научной визуализации. На мой вопрос о работах, где бы ставились и решались задачи анимации «живых объектов» при помощи нетривиальных математических моделей, Юрий Матвеевич ответил: «Таких работ в России я не знаю. Мой студент Саша Савенко занимался этим, но в Англии, там и защитил диссертацию на эту тему». Таким образом, не исключено, что «практический контекст» для работы Константинова и его соавторов в России все еще не появился.