Datorn går överallt

Inte långt från det blygsamma kontoret där Douglas Engelbart för 30 år sedan uppfann musen, skärmar med flera fönster och andra stöttepelare för persondatorer, närmar sig en SRI International datavetare en mock-up av en vit cabriolet som föreställer bilen av framtiden. Han kopplar in en dator i storleken anteckningsblock i instrumentbrädan, och på en gång blir fordonets över 1 400 datoriserade system tillgängliga via ett enkelt användargränssnitt. Med hjälp av röstkommandon demonstrerar han hur han kan begära ett CD-spår, länka trådlöst till sitt kontor för att kolla röstbrevlådan eller få sin e-post uppläst av en talsyntes. Ett meddelande kommer från hans kylskåp och frågar om han vill hämta apelsinjuice på vägen hem. Visa mig mataffärerna, han beställer bilen. Fordonet kommer snabbt åt Internet och vidarebefordrar vägbeskrivningar till närmaste stormarknader.

När vi har köpt klart anländer vår bilist till sin lägenhet, där Collaborative Home e-Fridge (CHeF) väntar på det OJ som den begärde. Juicen är vederbörligen inloggad, men när saften tas bort meddelar kylen att den nu är slut på saften och frågar om varan ska läggas till i inköpslistan. Kocken känner till och med skafferiets innehåll. Så när den blir ombedd att föreslå något till middag, visar den receptet på en kycklingrätt på skärmen: ingredienser på lager är markerade i grönt, de som saknas visas i rött, medan frånvarande varor som redan finns på inköpslistan visas i blått.

Den här historien var en del av vårt januarinummer 2001

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Ah, framtidens datorer. Oavsett om det är med kylskåp, i bilar, runt kontoret eller på öppet hav, är kraftfulla nya system som du kan komma åt genom ord och kanske till och med gester - och som sedan skyndar för att osynligt göra ditt bud - lovar att göra världen vänlig . Drömmen kallas ubiquitous eller pervasive computing - och den håller snabbt på att bli det hetaste inom datavetenskap. Det slutliga målet är att sömlöst blanda den analoga mänskliga världen med allt som är digitalt. På det sättet, antingen genom att ta med dig dator- och kommunikationskraft, eller genom att komma åt den via en infrastruktur som är så utbredd som elkraft är idag, kommer du att utnyttja den här världen på dina villkor och på ditt språk, inte en maskins.

För mindre än ett decennium sedan begränsades sådana drömmar till avlägsna framtida fabriker som SRI, Xerox Corporations Palo Alto Research Center (PARC) och MIT:s Media Lab. Men den senaste tidens framsteg inom datorkraft, lagring, taligenkänning och särskilt trådbundna och trådlösa nätverk, tillsammans med uppkomsten av World Wide Web, gör att drömmen kan komma till rätta med den verkliga världen. Den väsentliga sanningen förklarar varför Microsoft och Intel, som byggde sina förmögenheter på den fristående persondatorn, växlar mot denna nya, mobila, nätverksanslutna värld. IBM har precis förbundit nästan 500 miljoner dollar under de kommande fem åren för att studera pervasive computing och skapa hård- och mjukvaruinfrastruktur för att stödja det. Andra aktörer inkluderar Sony, Sun Microsystems, AT&T, Hewlett-Packard (HP) och nästan alla företags- och universitetsdatorlabb över hela världen.

Osäkerheterna finns i överflöd. Det pågår slagsmål om konkurrerande teknologier och standarder; och ingen vet ens hur många datorenheter folk kommer att vilja ha med sig i framtiden, än mindre vilken typ. Ändå mognar fältet snabbt. Forskare är mer enhetliga än någonsin överens om vart tekniken är på väg - eller åtminstone om vilka huvudvägar den sannolikt kommer att ta. Detta gör att det som tidigare var en samling visioner och förutsägelser om framtiden nu kan klassificeras i tre breda tekniska ramverk: 24/7/360; vem, vad, när, var; och den digitala följeslagaren.

Även om dessa kategorier - som betecknar vikten av genomgripande, medvetenhet och personalisering - inte fångar alla aspekter av allestädes närvarande datoranvändning, beskriver de dess väsen. Och bara genom att gå in i datorlabb nu för tiden får du en stark känsla av att de framsteg som gjorts för att ta itu med dessa utmaningar har datavetare övertygat om att ett stort genombrott ligger inom deras räckhåll. Ubiquitous computing är lönsamt - och kommer snart att vara kommersiellt praktiskt, hävdar William Mark, SRI:s vice vd för informations- och datavetenskap. Revolutionen är på väg att hända.

24/7/360

Den allmänt erkända fadern till ubiquitous computing var den bortgångne PARC-datavetaren Mark Weiser, som myntade termen 1988. Weiser beskrev en värld där varje person skulle dela tusentals högdistribuerade men sammanlänkade datorer. Denna datorkraft, menade han, borde smälta in i bakgrunden, dold från människors sinnen och uppmärksamhet.

I början av 90-talet skapade PARC-forskare ParcTab, en handhållen skärm som ansluts via infraröda signaler till en nätverksdator så att forskare kunde komma åt filer utan att vara bundna till sina skrivbord. Annat banbrytande arbete ägde rum vid Olivetti Research Laboratory i Cambridge, England (numera AT&T Laboratories Cambridge), som var pionjären för Active Badge. Märket sände en infraröd signal som gjorde att människor kunde spåras genom hela en byggnad via väggmonterade sensorer - bland annat, vilket gjorde att telefonsamtal kunde vidarebefordras automatiskt till deras plats. Och så var det den ultimata popularisatorn-MIT:s Media Lab. Forskare vid detta till stor del industrifinansierade labb spred ordet om koncept som programvaruagenter för nyhetsinsamling som skulle skräddarsy varje morgons elektroniska tidning efter en individs smak.

Dessa tidiga steg har nu förlorat en flod av innovation och löften i datorlabb över hela världen. Idag är det en grundläggande grundsats för allestädes närvarande datoranvändning att beräkningskraft och tjänster kommer att vara tillgängliga närhelst de behövs - det är 24/7-delen. Och inte bara i hela en byggnad, utan överallt – det är 360, som i grader runt om i världen. Under paraplyet 24/7/360 ligger dock två radikalt olika tillvägagångssätt. Man fortsätter strävan efter att driva in beräkningskraft i objekt med allt mindre fotavtryck – via upparbetade bärbara datorer, handdatorer och bärbara enheter. Den andra hävdar att morgondagens datorresurser inte kommer att bäras på specifika enheter. Istället kommer de att leva på nätverk. I den här uppfattningen, på samma sätt som människor utnyttjar ström genom att ansluta till ett eluttag, så bör applikationer och filer vara tillgängliga från vilken skärm eller informationsapparat som helst, oavsett om det är i en bil, ett hotell eller ett kontor. Nätverket, för att parafrasera folket på Sun, blir datorn.

Denna verktygsliknande datormodell tar eld på företag som bygger ryggraden för Internet och för företagsdatornätverk - kommunikation, applikationer, lagring och tjänster som är förknippade med företagsdatorsystem. Faktum är att av IBMs senaste 500 miljoner dollar engagemang för pervasive computing kommer 300 miljoner dollar att gå till att bygga en intelligent infrastruktur av chips, stordatorer, servrar, databaser och protokoll för att stödja den datarika, mobila framtiden.

Suns syn på denna idé framgår av dess fyra år gamla Public Utility Computing-projekt (PUC). Syftet är att skapa dynamiska virtuella nätverk, eller supernät. Varje supernät skulle tilldelas en offentlig webbadress som dess medlemmar kontaktar. Efter att ha autentiserat sig genom ett lösenord eller smartkort, skulle användarna få krypteringsnycklarna och adresserna för att komma in i det privata supernätet - där de säkert kunde hämta filer och samarbeta i realtid. Med PUC finns det ingen urskiljbar skillnad mellan att vara i HP:s konferensrum eller på mitt kontor, eller hemma, eller på stranden eller i New York, hävdar senior manager Glenn Scott.

PUC-teknik kan också tillåta organisationer att lagra och hämta data och få tillgång till sofistikerade beräkningstjänster, såsom databasprogramvara som analyserar kundtrender. Bara istället för att köpa dessa dyra system skulle företagen betala enbart för det de använde. Detta kan vara idealiskt för små företag, hävdar Scott. Föreställ dig en verksamhet på 10 personer som vill utnyttja stor bokföringsprogramvara som kräver en kraftfull maskin som outfiten inte har råd med. Enligt PUC-konceptet, säger han, kunde företaget helt enkelt hyra applikationen efter behov, kanske en gång i veckan i 10 minuter. Eftersom PUC fungerar på nätverksnivå snarare än inuti programvaran, kan alla applikationer enkelt föras in i supernätet. Detta, säger Scott, gör det mycket kraftfullare än de pay-as-you-go-system som erbjuds av dagens applikationstjänsteleverantörer.

Haken kommer i att göra allt säkert. Scott säger att fältförsök förra året validerade konceptet för kommunikation och lagring, som huvudsakligen handlar om kryptering av data - både när den överförs och när den lagras. Men att tillhandahålla säkra beräkningssäkra användare att deras data inte kopieras oavsiktligt, till exempel - det är mer knepigt. Alla lösningar kommer sannolikt att innebära att säkra både hårdvara och mjukvara – en knepig kombination som Sun bara utforskar. Scott tror ändå att PUC är framtidens väg; och Sun har lämnat in 13 patent kring tekniken.

Det här verktygskonceptet ser år framåt i tiden - men andra siktar mer omedelbart på en nedskalad form av 24/7/360. Sedan 1998 har det som nu är AT&T Laboratories Cambridge gjort sin Virtual Network Computing-mjukvara tillgänglig gratis för nedladdning. VNC förvandlar vilken webbläsare som helst till en fjärrskärm för en stationär dator, så att människor kan komma åt filer och applikationer från nästan vilken enhet som helst, bärbar dator till PC, Mac till Palm. Dessutom fungerar det på vanliga telefonlinjer och mobiltelefoner - lättar upp dataströmmen genom att bara överföra de bitar eller pixlar som ändras från sekund till sekund.

Det är samma princip som PUC-på en mer personlig nivå. Anledningen till att människor bär skrymmande bärbara datorer är att inte ha all sin data till hands, hävdar AT&T-forskaren Quentin Stafford-Fraser. Det du verkligen vill bära med dig när du ska någonstans är din miljö, säger han. Det betyder dina inställningar, datum, skrivbord och så vidare. Med VNC, noterar han, kan jag i stort sett gå var som helst i världen och vara ansluten till min maskin som står på skrivbordet här.

Systemet är inte säkert och det erbjuder inte PUC:s fildelningsmöjligheter. Ändå är dess plattformsoberoende förmåga övertygande - som AT&T-forskare fann när en företagsanvändares nätverksserver kraschade medan dess systemadministratör var utanför campingen. Efter att ha nått sin mobiltelefon, blev teknikern tillsagd att återvända 250 kilometer till kontoret. Istället tog han fram sin Palm Pilot, ringde upp sitt VNC-aktiverade skrivbord och fixade problemet – allt utan att lämna sitt tält.

Stafford-Fraser rapporterar att det finns så många som 10 000 VNC-nedladdningar per dag - med ungefär en miljon maskiner som kör programvaran. Men det är en blick på skärmen jämfört med vad AT&T och andra tror kan vara den främsta spelaren i 24/7/360 i många år framöver: den redan allestädes närvarande telefonen. Denna idé är förkroppsligad i AT&T:s VoiceTone-projekt, som försöker ersätta en normal kopplingston med en automatiserad version av förr i tidens vete-allt-växel. AT&T, hur kan jag hjälpa dig? rösttonen kan fråga. Tack vare taligenkänning, snabb bearbetning, webbnärvaro av nästan allt och tekniker som text-till-tal-syntes, kan uppringare be om meddelanden och trafikrapporter, kontrollera väder och sportresultat, eller göra restaurangbokningar - allt i normalt språk och utan att logga in på konventionellt sätt.

AT&T utvecklar en del av dessa tjänster själv. Många kommer dock att tillhandahållas genom rösttjänster som Tellme Networks från Mountain View, Kalifornien, där AT&T har investerat 60 miljoner dollar. Tellme och konkurrenter som Santa Clara-baserade BeVocal försöker förvandla vanliga telefoner till gateways till webben. På Tellme, till exempel, ringer uppringare ett 800-nummer och navigerar sedan i systemet med talade kommandon som restauranger, Boston, Massachusetts, kinesiska. De får då en lista med kandidater – och kan till och med höra Zagat-recensioner. Om de vill göra en reservation är de anslutna till restaurangen utan kostnad.

Tellmes medgrundare Angus Davis och Mike McCue lämnade Netscape för att fullfölja visionen om telefon-som-dator-gränssnitt. Vi var de här webbläsarkillarna och vi tyckte det var coolt att det fanns 150 miljoner webbläsare, förklarar Davis, Tellmes produktionschef. Men vi tänkte, skulle det inte vara riktigt coolt om vi kunde bygga ett användargränssnitt till Internet som nådde två miljarder människor? Och det var det som gjorde telefonen spännande.

Vem, vad, när, var?

Att beräkna miljardberäkningar kan vara för mycket att hoppas på inom en snar framtid. Ändå är det redan klart att mer och mer datorkraft och tjänster kommer att finnas i nätverk, och att dessa tjänster kommer att bli alltmer tillgängliga via ledningar och trådlösa nätverk och via otaliga enheter. Framväxande mjukvarutekniker som Suns Jini och Microsofts Universal Plug and Play lovar att tillåta system och tjänster att nås oavsett vilket operativsystem eller programmeringsspråk de använder. På hårdvarufronten uppskattar Dallas marknadsundersökningsföretaget Parks Associates att 18,1 miljoner informationsapparater-saker som handdatorer och internetanslutna TV-apparater, mobiltelefoner, bilnavigeringssystem och spelkonsoler levererades förra året. Nya trådlösa standarder, som Bluetooth för kortdistansradiokommunikation, kommer att ge mer flexibilitet för länkning mellan enheter och nätverk.

Men innan ens ett fåtal personer har fördelen av verkligt allestädes närvarande datoranvändning, måste stora framsteg göras mot att skapa teknik som tjänar människor snarare än tvärtom. Det betyder att objekt och tjänster måste känna av och reagera på vad som händer runt dem, så att de automatiskt kan göra rätt sak - håll ett rutinsamtal om du är upptagen, låter dig veta om ditt flyg är försenat eller informera dig om en trafikstockning och föreslå en bättre väg. Sådana bedrifter är alltmer kända som kontextmedveten datoranvändning. Men för att göra det här jobbet till det yttersta måste nätverk veta något om de personer som använder dem, ofta inklusive deras identitet och plats. Detta kommer att tvinga fram ett val: vill människor periodvis avstå från integritet i utbyte mot bättre service?

Mycket av ansträngningen att spåra människor och enheter - och koordinera deras interaktion - datum tillbaka till Olivettis (nu AT&T:s) Active Badge-program. Den senaste twisten kallas sentient computing, som ersätter de infrarödavgivande aktiva märkena med ultraljudssändare, dubbade fladdermöss. Eftersom ultraljud ger mycket mer exakta positionsdata än vad infraröd gör, gör fladdermöss det möjligt att konstruera en datormodell som följer människor, föremål och deras relation till varandra. Datorn, förklarar forskaren Pete Steggles, skapar en cirkel runt mig som är ungefär en fot i radie - och det finns en annan liten cirkel runt den här enheten. Och när den ena finns i den andra, då är jag på sätt och vis ägaren till den enheten, och lämpliga saker händer ( se Sentient Computing, sidofältet ).

Ett annat sätt att spåra föremål är genom radiofrekvensidentifieringstaggar, som de som används för att övervaka boskap. Dessa e-taggar varierar i storlek från ett riskorn till en fjärdedel och kan därför tänkas bäddas in i vardagliga föremål. De flesta förlitar sig på induktiv koppling, som den som används i de skrymmande etiketter som placeras på kläder för att avskräcka snatteri. Till skillnad från fladdermöss har e-taggar ingen intern strömkälla som behöver bytas ut regelbundet. Istället inducerar en signal från en taggläsare en ström i implantatet, som består av en spole fäst på ett kiselchip. Energi som fångas upp av spolen lagras i en kondensator som driver chippet och får det att sända en unik identifierare till läsaren. Därifrån vidarebefordras data trådlöst till Internet eller företagets intranät – vilket sammankallar mer information om det taggade föremålet.

Förra året e-märkte PARC-forskare allt från papper till böcker till kopiatormaskiner runt labbet. På så sätt kan alla som bär en surfplatta utrustad med en läsare få tillgång till ytterligare information och tjänster kopplade till det taggade föremålet. Säg till exempel att en person gick fram till ett flygblad som tillkännagav en föreläsning. Genom att placera datorn nära titeln kunde han eller hon ta fram föredraget. Att hålla den nära meddelandet om datum och tid, där en separat tagg var inbäddad, skulle schemalägga händelsen i en elektronisk kalender. Ännu bättre, många taggade föremål aktiverade tjänster kopplade till deras fysiska form. I en demonstration kallades en fransk version av det engelska dokumentet fram på skärmen genom att föra en taggad fransk ordbok nära en dator. Roy Want, som ledde projektet men har sedan dess lämnat Xerox för Intel, beskriver e-taggar som en utveckling av streckkoden. Jag tror att nästan allt som tillverkas och handlas i framtiden kommer att innehålla en elektronisk etikett. Sådana taggar, tillägger han, kommer att länka till Internet för att ge information om föremålets ursprung, historia och ägande.

Även om en värld befolkad av fladdermöss och e-taggar lovar att utöka datoranvändningen till nästan vad som helst, tar den inte upp ett av de största förhoppningarna för allestädes närvarande beräkningar - att sensorer, effektorer och ställdon också kan integreras i enheter, vilket gör system som kan både bearbeta information och svar på den. Tidigare PARC-chefen John Seely Brown, till exempel, förutser en värld där miljontals nätverksanslutna sensorer placeras på vägar och använder information om trafik för att lindra trafikstockningar och därmed harmonisera mänsklig aktivitet med miljön.

Den digitala följeslagaren

Samtidigt som de lovar att lägga till stor nytta i människors liv, är de flesta sammanhangsmedvetna tekniker beroende av direkt kommunikation mellan människor och en känd enhet eller applikation. I verkligheten, oavsett om de är hemma eller på vägen, kommer människor också att behöva hjälp med att avlyssna tjänster som är okända för dem – och som de aldrig kommer att vilja interagera direkt med.

Gå in i en tredje viktig aspekt av ubiquitous computing: mjukvaruagenter, eller botar, som rotar runt bakom kulisserna för att hitta tjänster och i allmänhet få saker gjorda utan att störa människor med detaljerna. Många bots finns redan på marknaden, katalogiserar webben för internetportaler eller spårar kundernas preferenser för e-handlare. Men en ny generation är nära till hands. Vissa bots är specifika för enskilda enheter eller applikationer. Andra är mer som verkställande assistenter som letar efter fynd, förhandlar affärer och rundar upp dussintals tjänster till större, samordnade åtgärder.

Bland de första botarna som kom ut på marknaden kan vara sammanhangsmedvetna applikationer som försöker förhindra överbelastning av information genom att filtrera e-post, telefonsamtal och nyhetsvarningar. Många företag tar itu med detta problem. Hos Microsoft fattar programvaruagenter under utveckling dessa beslut baserat på sådana faktorer som meddelandeinnehåll, vilken typ av meddelanden användare läser först eller raderar utan att öppna, och meddelandeskrivarens relation till läsaren eller position i ett företags organisationsschema. Agenter kan sedan avgöra om de ska avbryta eller inte genom att korrelera den informationen - med hjälp av skrivbordssensorer som mikrofoner och kameror - med om personen är i telefonen, upptagen vid tangentbordet eller möter någon. Om personen är ute kan agenterna till och med bestämma om de ska spåra honom eller henne via personsökare eller mobiltelefon.

Även detta är dock bara en aptitretare för en idé, fortfarande utan konkret gestaltning, som SRI kallar den digitala följeslagaren. Ungefär som Microsofts statistiskt baserade filter, föreställer det sig agenter som anpassar sig till mänskliga behov - enbart i mycket större skala, eftersom OAA-facilitatoridén utökas till att omfatta personliga agenter som kommer att stanna hos människor i år eller till och med årtionden. Precis som en bra sekreterare lär sig en chefs preferenser och till och med kommer att förutse hans eller hennes behov, så kommer en digital följeslagare att tjäna sina mänskliga mästare.

Se det som en PDA (personlig digital assistent) på steroider, berättar SRIs Mark. Det är din assistent, det är din mäklare till denna uppsättning tjänster och enheter som är tillgängliga i nätverket. Din följeslagare, säger han, kommer att autentisera din identitet och betala dina räkningar. Det kommer att göra researrangemang baserat på dina preferenser - och kommer till och med att se till att hyrbilens radio är inställd på dina önskemål. Kommer du inte ihåg vinet du drack på en restaurang förra veckan? Fråga bara din följeslagare: Det kommer att referera till dina räkningar och kanske restaurangens vinlista för att ta reda på det. Kort sagt, säger Mark, kommer en digital följeslagare att vara en persons universella fjärrkontroll för världen.

Den allestädes närvarande visionen förblir i många bemärkelser just det: en vision. Bortom de enorma tekniska utmaningarna med att bygga en allmännyttig infrastruktur och skapa digitala följeslagare skymtar häpnadsväckande problem som sträcker sig från programmering för nätverksvärlden till verklig rädsla för Big Brother-liknande intrång i privatlivet. Jeffrey Kephart, som leder gruppen Agents and Emerging Phenomena vid IBM:s Thomas J. Watson Research Center i Hawthorne, NY, förutser till och med de miljarder agenter som snart kommer att finnas där ute och sätta priser, lägga bud och fatta köpbeslut som ett ekonomiskt wildcard med potentiellt enorma konsekvenser. Det vi pratar om är införandet av en ny ekonomisk art i ekonomin, säger han. Hittills har vi bara haft människor. Han arbetar med att modellera och studera dynamiken i ett sådant system - och gudomliga sätt att undvika priskrig och i allmänhet hjälpa till att förhindra att saker går utom kontroll.

Ingen vet ännu lösningen på sådana pussel – inte heller är svaren ens uppenbara i dagens sammanblandning av ansträngningar. Allt detta betyder att verkligt allestädes närvarande datoranvändning fortfarande kan vara decennier borta.

Men stadigt verkar de viktigaste delarna komma samman, vilket ger upphov till en uppfattning bland vissa i branschen att den nya dagen är nära. SRI:s Mark är en sådan optimist. Det är också Jim Waldo, chefsingenjör för Suns Jini-satsning, som, genom att ta bort många av de barriärer som finns mellan system baserade på olika operativsystem och språk, markerar ett stort steg mot drömmen.

Min känsla av hela det där med datoranvändning är att det börjar bli nästan en övermättad lösning - och någon gång kommer kristallen att bildas. Och när det gör det kommer det att gå väldigt snabbt, hävdar Waldo. Det kommer att bli mycket av detta basarbete. Det kommer att gå ingenstans - och helt plötsligt kommer det bara att finnas där.

Dölj