Для Ошимы новаторство – это создание новых взаимосвязей между разными идеями. Или новых маршрутов, пролегающих через существующие взаимодействия. «Вдохновение, в моём понимании, – это необыкновенное явление, во время которого одна идея в голове неожиданно встречает и создает прочную связь с другой, совершенно иной идеей». Это как существование очень широкой экосистемы.
Я снова гляжу на фотографии, которые Лураши сделал в Париже на мой телефон, и поражаюсь, насколько они выразительны: пожилая дама увлечённо читает книгу в парке; танцующая женщина пересекает оживлённую площадь; мужчина стоит в открытом проеме подвесного моста. Каждая фотография резкая, снята быстро и незаметно, и каждая из них полна жизни.
Больше всех мне нравится снимок девочки, беспечно карабкающейся по железной ограде; на нём запечатлена её гибкая фигурка в изящно переплетённой металлической паутине, уходящей в точку на горизонте. Чтобы сделать снимок потребовалось всего пара секунд, и ещё две – чтобы отредактировать и выложить в интернет.
Глава 7Чувствуя движение
Я стою под массивными каменными колоннами и арками просторного и по-монастырски тихого зала, а передо мной – маятник Фуко, свисающий с шестидесятисемиметровой высоты. Острый наконечник, прикрепленный к покрытому свинцом шару, слегка касается стеклянного стола, на который сквозь витражи падает солнечный свет. Сложно представить, чтобы научный эксперимент настолько сильно походил на божественное проявление.
Может, дело в витражных окнах. Может, в усталости после долгого перелёта. А может, в полуторавековом маятнике, который кажется слишком незначительным, чтобы занимать подобное место. Однако чувства охватывают такие, будто впервые входишь в собор Святого Петра или бросаешь взгляд вглубь Гранд-Каньона. В конце концов, есть и более эффектные способы ясно ощутить, что ты стоишь на поверхности необъятного размера глыбы, которая, вращаясь, летит сквозь космическую пустоту, чем наблюдать неопровержимое доказательство того, что эта глыба и в самом деле вращается.
Я нахожусь в Музее искусств и ремёсел, основанном в 1794 году, одном из старейших научных и технологических музеев мира. Бывшая церковь, расположенная в центре Третьего округа Парижа, огромна и при этом скромна. В её внутреннем дворике посетителей приветствует небольшая копия статуи Свободы. Здесь вы встретите самых важных предшественников современного компьютера, от суммирующей машины Паскаля (первого автоматического калькулятора) и до ткацкого станка Жаккарда (который вдохновил Чарльза Бэббиджа на создание его аналитической машины). Здесь же располагается маятник Фуко.
Жан Бернар Леон Фуко – не путайте с Фуко-философом, Мишелем, – построил его, чтобы доказать, что Земля вращается вокруг своей оси. В 1851 году он подвесил на проволоке к потолку Парижской обсерватории шар, дабы показать, что свободно свисающий маятник в течение дня будет медленно менять своё направление, тем самым демонстрируя то, что мы сейчас называем эффектом Кориолиса. Тело, движущееся во вращающейся системе, подвергается воздействию силы, перпендикулярной направлению его движения и осям вращения; в северном полушарии Земли эта сила отклоняет движущиеся объекты вправо, приводя к эффекту Кориолиса. Эксперимент Фуко привлёк внимание Наполеона III, который попросил повторить опыт, но уже с бо́льшим маятником, в парижском Пантеоне. Поэтому Фуко соорудил маятник с проволокой длиной шестьдесят семь метров, и он очень впечатлил императора (и публику; маятник Фуко – один из самых любимых экспонатов в научных музеях по всему свету). Тот самый шар, который Фуко демонстрировал Наполеону III, висит теперь в парижском Музее искусств и ремёсел.
Для своего следующего эксперимента Фуко использовал гироскоп, вращающийся вокруг вертикальной оси и сохраняющий своё положение, чтобы более точно продемонстрировать тот же самый эффект. По сути, он не сильно отличается от гироскопа, расположенного в вашем iPhone: он тоже опирается на эффект Кориолиса, благодаря чему экран iPhone всегда принимает нужное положение. Однако сегодня он принял форму МЭМС – микроэлектромеханической системы, – вмонтированной в крохотный и на самом деле красивый чип. Миниатюрное строение МЭМС напоминает чертежи футуристических симметричных храмов из научной фантастики.
Гироскоп в вашем телефоне представляет собой вибрационный гироскоп (ВГ). Это такое устройство, которое для определения скорости, с которой поворачивается объект, использует – как вы догадались – вибрационную структуру. Вот как оно работает: вибрирующий объект обычно продолжает вибрировать в той же плоскости, даже если его опора поворачивается. Поэтому эффект Кориолиса – тот самый, из-за которого маятник Фуко в Париже сдвигается вправо, – заставляет объект прилагать силу к его опоре. Вычисляя эту силу, датчик может определить скорость вращения. Сегодня приборы, способные сделать это, имеют размеры с ноготь большого пальца. Вибрационные гироскопы теперь повсюду; помимо iPhone, они есть в автомобилях и игровых приставках. МЭМС уже десятилетиями используется в автомобилях: вместе с датчиками ускорения она помогает определить, когда нужно выпустить подушки безопасности.
Гироскоп представляет собой ряд датчиков внутри вашего телефона, которые снабжают его информацией о том, как устройство перемещается в пространстве и как ему стоит реагировать на окружающие условия. Эти датчики как раз и отвечают за едва уловимое и вместе с тем очень важное волшебство: то, как телефон определяет, что ему делать, когда вы прикладываете его к уху, переворачиваете горизонтально или заходите с ним в тёмную комнату.
Чтобы понять, каким образом iPhone определяет своё место в нашей Вселенной – особенно по отношению к вам, пользователю, – следует провести небольшой ликбез и пробежаться по важнейшим датчикам и двум чипам, определяющим местоположение.
Когда iPhone только вышел, у него было всего три датчика (если не считать датчик камеры): датчик ускорения, или акселерометр, датчик приближения и датчик внешнего освещения. Достоинства одного из них Apple расхваливала в дебютном пресс-релизе.
Акселерометр
«Встроенный в iPhone акселерометр определяет, когда пользователь переворачивает устройство в горизонтальное положение, и автоматически, в зависимости от положения, изменяет отображение экрана на дисплее, – писала в 2007 году команда Apple в своем пресс-релизе. – Таким образом пользователи тут же видят веб-страницу во всю ширину или горизонтальное фото с нормальным соотношением сторон».
От экрана, который подстраивался под то или иное положение устройства, веяло новизной, и Apple преподнесла его самым элегантным образом – пусть даже это и не самая сложная технология (помните, Фрэнк Канова планировал добавить такую функцию в своё второе детище, Neon, младшего брата Simon, ещё в 1990-х годах).
Акселерометр – это крохотный датчик ускорения, который, как подсказывает его название, определяет ускорение устройства. Он не такой старый, как гироскоп: его изобрели в 1920-х годах для проверки безопасности мостов и воздушных судов. По словам ветерана промышленности Патрика Уолтера, самые первые модели весили примерно пятьсот граммов и «состояли из Е-образной рамки, между верхней и центральной частями которой были расположены от 20 до 55 графитовых колец, работающих в режиме растяжения-сжатия, подключенных к полумосту Уитстона». Эти первые датчики использовали для «регистрации ускорения авиационной катапульты, пассажирских лифтов, амортизаторов самолётов, вибрации в паровых турбинах и подземных трубопроводах, а также чтобы регистрировать силу взрывов». Полукилограммовый акселерометр в 1930-х годах стоил 420 долларов. Долгое время органы тестирования и оценки – это целая индустрия, которая делает всё возможное, чтобы наша инфраструктура и транспорт не убили нас, – способствовали созданию всё более качественных датчиков ускорения. «Эта группировка, – писал Уолтер, – с их авиакосмической и военной спецификой и таким же бюджетом определила конъюнктуру рынка на пятьдесят-шестьдесят лет». К семидесятым годам исследователи из Стэнфорда разработали первые МЭМС-акселерометры, и с семидесятых по нулевые годы главным двигателем этого направления стала автомобильная индустрия, которая использовала их в краш-тестах, проводимых для проверки датчиков срабатывания подушек безопасности.
А затем, конечно же, МЭМС перебрались в компьютеры. Однако прежде, чем они добрались до смартфонов, им пришлось сделать небольшую остановку.
«Датчики стали важным элементом, – говорит Бретт Билбри. – Например, акселерометры. Знаете, откуда они появились в устройствах Apple? Всё началось с ноутбука».
«Помните приложение со световыми мечами из „Звёздных войн“? – спрашивает он. – Как люди размахивали своими ноутбуками и тому подобное?» В 2006 году, за два года до того, как задумка обернулась приложением, которое пополнило широкий ряд самых бесполезных, но при этом захватывающих приложений для iPhone, появился MacSaber – тоже бесполезное развлекательное приложение для Mac, которое использовало возможности нового акселерометра в компьютере. Вообще-то помимо дуэлей на световых ноутбуко-мечах у него имелось и другое назначение: если вдруг кто-то заденет ноутбук и устройство полетит со стола, датчик ускорения автоматически выключит жёсткий диск, чтобы защитить данные.
Так что у Apple уже был опыт. «А затем всё было примерно так: нам нужно побольше датчиков в телефон, что ж, давайте перенесём в телефон акселерометр», – рассказывает Билбри.
Датчик приближения
Вернёмся к первому анонсу iPhone, где говорилось, что «встроенный в iPhone светочувствительный датчик автоматически устанавливает яркость дисплея на нужный уровень, в зависимости от окружающего освещения, тем самым делая устройство более удобным и в то же время сберегая энергию». Со светочувствительными датчиками всё просто – функцию попросту перенесли из ноутбука, – и они по-прежнему используются в телефонах. А вот с датчиком приближения всё интересней.
Датчик приближения сообщает вашему iPhone, что нужно отключить дисплей, когда вы подносите телефон к уху, и включить его обратно, когда вы опустили свой телефон. Они работают благодаря крохотному незаметному импульсу инфракрасного излучения. Импульс отражается от объекта и возвращается обратно, где его регистрирует приемник, расположенный рядом с излучателем. Приемник распознаёт интенсивность сигнала. Если объект – ваше лицо – расположен близко, тогда интенсивность велика, и телефон понимает, что нужно выключить дисплей. Если же приемник получает слабый сигнал, то телефон понимает, что гасить экран не надо.
«Работать над датчиком приближения было по-настоящему интересно, – рассказывает Брайан Хуппи, один из отцов-основателей прототипа iPhone. – Настоящая головоломка».
Головоломка заключалась в том, что датчик приближения должен был работать с любым пользователем, независимо от того, во что тот одет, какой у него цвет волос или кожи. Тёмные цвета поглощают свет, а блестящие поверхности отражают его. К примеру, кому-нибудь темноволосому грозит остаться незамеченным датчиком, в то время как человек, одетый в блестящую одежду, может активировать его слишком часто.
Хуппи предстояло придумать решение этой проблемы.
«У одного из разработчиков были чёрные-причёрные волосы, и я сказал ему: „Подстригись, пожалуйста, и принеси мне прядь своих волос, а я склею из них небольшое тестовое устройство“». Разработчик вернулся на работу с прядями своих волос, и Хуппи реализовал задуманное: они использовали состриженные волосы, чтобы испытывать и улучшать зарождающийся датчик приближения.
Пожертвованные волосы почти полностью поглощали импульс. «Свет, натыкающийся на подобное, был для нас наихудшим вариантом», – рассказывает Хуппи.
Даже когда им удалось доработать и запустить датчик, затея всё равно оставалась не слишком надежной. «Помню, как предупреждал одного из проектировщиков: „Тебе нужно быть предельно осторожным с его механической реализацией, потому что он сверхчувствительный“», – говорит Хуппи. Когда они снова встретились несколько месяцев спустя, тот сказал Хуппи: «Да уж, ты был прав на все сто. Мы прошлись по всем возможным „граблям“, пока возились с этой чертовой штуковиной. Малейшее отклонение – она перестаёт работать».
Конечно, в итоге всё заработало, и появилась ещё одна важная особенность, которая помогла iPhone легко и гладко войти в нашу повседневную жизнь.
Глобальная навигационная система (GPS)
Определить расстояние от телефона до вашей головы можно с помощью датчика, а вот чтобы определить расстояние до всего прочего, тут нужна глобальная спутниковая система. История о том, почему ваш iPhone без проблем показывает вам путь до ближайшего Starbucks, начинается, как и множество увлекательных историй, с космической гонки.
Было 4 октября 1957 года, когда Советский Союз объявил о том, что ему удалось успешно запустить и вывести на орбиту первый искусственный спутник, «Спутник‐1». Новость ошеломила весь мир, когда учёные и радиолюбители по всему свету подтвердили, что русские действительно опередили остальной мир и прорвались на орбиту. Чтобы победить в этом первом этапе космической гонки, Советский Союз отказался от тяжёлого исследовательского оборудования, которым они изначально планировали нагрузить спутник, и снабдили его простым радиопередатчиком.
Поэтому каждый, у кого имелся коротковолновый радиоприёмник, мог слышать советский спутник, когда тот облетал планету. Команда астрономов МТИ, которой было поручено наблюдать за спутником, заметила, что частота радиосигналов, испускаемых им, повышается по мере его приближения и уменьшается по мере удаления. Так происходило благодаря эффекту Доплера, и они поняли, что могут отследить местоположение спутника путём расчёта радиочастоты – и таким же способом можно будет отслеживать собственные спутники.
ВМС США потребовалось с того момента всего два года, чтобы разработать первую в мире навигационную спутниковую систему, Transit. В шестидесятых и семидесятых годах научно-исследовательская лаборатория ВМС США усердно трудилась над запуском глобальной навигационной системы.
Геолокация прошла длинный путь со времён космической гонки, и теперь iPhone с лёгкостью может определить ваше местоположение – плюс ваши действия, движения и физическую активность. Сегодня каждый iPhone поставляется с GPS-чипом, который вместе с сигналами Wi-Fi и вышек сотовой связи определяет ваше точное местонахождение. Он также принимает ГЛОНАС, российский ответ GPS-технологии времён холодной войны.
Самый известный продукт такой технологии – Google Maps[25]. Он остаётся популярнейшим во всём мире приложением для поиска местонахождения, и, возможно, вообще является самой востребованной картой всех времен. Факт. Это приложение, по сути, заменило собой все предыдущие варианты карт.
Однако Google Maps придумали не в Google. Приложение зародилось в виде проекта Ларса и Йенса Расмуссенов, братьев-датчан, которым пришлось отказаться от своих стартапов, когда лопнул экономический пузырь доткомов. Ларс Расмуссен, который характеризует себя как человека «с самым плохо развитым чувством направления» среди всех своих знакомых, говорит, что идея пришла в голову его брату, когда тот вернулся домой в Данию и стал жить с матерью.
В итоге в 2004 году братья основали в Сиднее компанию Where2. На протяжении нескольких лет никто не интересовался их технологией: люди непрестанно повторяли, что им не удастся извлечь финансовую прибыль из карт, но однажды нашёлся покупатель, Google, который приобрел их разработку, впоследствии превратившуюся в приложение для первого iPhone.
Возможно, именно ее можно назвать самым первым впечатляющим приложением для iPhone.
Как отметил сайт издания The Verge, посвящённый компьютерной технике, «Google Maps поразительно вписались в iPhone, лучше, чем в какую-либо другую платформу». Способ взаимодействия, основанный на «коснись, чтобы увеличить», сделал использование карт приятным и естественным процессом. Когда я спросил разработчиков iPhone, какая функция, по их мнению, стала самой востребованной, почти все ответили – Google Maps. При этом самое успешное приложение iPhone добавили чуть ли не в последнюю минуту; потребовались два инженера, имевших доступ к данным Google – отголосок давно забытого сотрудничества, – и три недели на создание самого приложения, которое навсегда изменило отношение людей к ориентированию в окружающем мире.
Магнитометр
И наконец, расскажем о магнитометре. У него из всех датчиков iPhone самая обширная и богатая история, потому что он, по сути, тот же компас, а компасы были известны ещё во времена династии Хань, примерно в 206 году до нашей эры.
Сегодня и магнитометр, и акселерометр, и гироскоп – каждый из них поставляет свои данные новейшим чипам Apple: сопроцессору движения, крохотному чипу, который на сайте iMore назвали «Робином для главного процессора-Бэтмена». Он представляет собой маленького неутомимого помощника, управляющегося со всеми данными местоположения, экономя тем самым «мозгу» iPhone время, энергию и мощность. Чип iPhone 6 производится голландской компанией NXP Semiconductors (бывший Philips), и его ключевым встроенным компонентом является так называемый носимый функционал: он отслеживает количество сделанных вами за день шагов, пройденное расстояние и перепад высот. Он – что-то вроде крохотного фитнес-браслета, встроенного в iPhone: ему известно, едете ли вы на велосипеде, идёте ли пешком, бежите или ныряете. И он может знать даже ещё больше.
«Со временем чип поможет улучшить приложения, распознающие жесты, и подстегнет развитие тщательно продуманных систем, предугадывающих ваши нужды или даже психическое состояние», – пишет Дэвид Талбот из МТИ. Размахиваете своим телефоном? Он может догадаться, что вы в дурном расположении духа. А акселерометр уже сейчас может считать встряску механизмом ввода данных («встряхните, чтобы отменить действие» или «встряхните, чтобы обновить»). Кто знает, что ещё смогут узнать о нас наши чёрные прямоугольнички, всего лишь регистрируя и истолковывая наши движения, как сильные, так и едва заметные.
Впрочем, совокупность всех этих функций довольно неоднозначна, потому что они способны отслеживать наше местоположение постоянно и технически никогда не отключаются. Интересна история канадского программиста Армана Амина, который случайно поднял волну обсуждений, когда опубликовал на Reddit историю о том, как ему случилось путешествовать с iPhone после того, как в серии 5s появились M-чипы.
«Когда мы отправились за границу, у меня сломался провод от iPhone, так что мой 5s полностью разрядился, – писал Амин. – Я часто использую Argus (приложение для фитнеса), чтобы отслеживать количество пройденных шагов – почему нет, раз уж можно воспользоваться преимуществом M7, встроенного в телефон. Когда же я вернулся домой и зарядил телефон, то очень удивился, увидев, что Argus показывает мне количество шагов, сделанных мной за все те четыре дня, когда мой телефон был выключен. С одной стороны, я крайне впечатлён, но с другой – мне как-то страшновато».
Даже после того, как батарея Амина полностью разрядилась, оказалось, что она продолжает снабжать энергией суперэффективный M7. История Амина представляет собой яркую демонстрацию общераспространённого страха, который сопутствует расцвету iPhone и смартфонов в целом: наши устройства следят за каждым нашим шагом. Это небольшое напоминание о том, что даже когда ваш телефон отключен, даже когда нам кажется, что его батарея умерла, чип всё равно отслеживает ваши шаги. И сразу растут опасения относительно услуг iPhone по определению местоположения: ведь пользуясь ими – пока не отменишь, – мы периодически отсылаем Apple информацию о том, где находимся.
Такое средство отслеживания движений помогает проиллюстрировать характерный для эпохи смартфонов парадокс: мы требуем постоянных удобств, но при этом боимся постоянного надзора. Набор технологий, от GPS и акселерометра до датчика перемещений, почти превратили бумажные карты и ранние средства ориентации в вымирающий вид.
Теперь всё наше физическое существование – наши движения, перемещения, отношения со всем необъятным миром – раскрыто, расшифровано и поставлено на службу.
Более века назад такие учёные, как Фуко, создали приспособления, которые помогли человечеству понять природу нашего местоположения во Вселенной. Эти экспонаты до сих пор притягивают толпы посетителей – меня в том числе, – чтобы насладиться грандиозной демонстрацией планетарного движения, созданной еще в XIX веке. Старый маятник качается, а законы физики, которые он доказал, тем временем помогают определить местонахождение устройств, лежащих в наших карманах.
И эта наука продолжает свое развитие.
«Многие годы моя команда работала над усовершенствованием датчиков iPhone, – говорит Билбри, имея в виду команду Apple по развитию передовых технологий. – Есть ещё много датчиков и разных других вещей, о которых мне не следует распространяться… В будущем нас ждёт знакомство с ними».