Модульный

Исследователи из Центра битов и атомов Массачусетского технологического института (MIT) в сотрудничестве с Hack Club разработали набор инструментов, призванный упростить сборку физических вычислительных систем с использованием одноцелевых строительных блоков: Modular-Things .

«Мы представляем набор инструментов для создания готовых к использованию модульных физических вычислительных систем, которые мы называем Modular-Things», — объясняет команда о своей работе. «Наши инструменты состоят из набора одноцелевых встроенных устройств, независимой от канального уровня системы передачи сообщений для связи между устройствами и веб-среды программирования. Устройства динамически обнаруживаются и виртуализируются в программные объекты, которые можно программировать в Интернете. IDE».

Идея проста и очень похожа на философию UNIX, заключающуюся в объединении небольших одноцелевых инструментов для достижения сложных целей. Однако Modular-Things представляет собой не программное обеспечение, а аппаратное обеспечение — самонастраиваемые одноцелевые гаджеты, начиная от шаговых двигателей и светодиодов и заканчивая кнопками, акселерометрами и сенсорными датчиками.

Структура этих модулей Plug-and-Play разделена на два уровня. Первая — это библиотека Arduino, которая обнаруживает модули и обрабатывает передачу сообщений между ними; второй — это веб-среда разработки, которая позволяет пользователю программировать модули на JavaScript, но работать в браузере пользователя, а не на самих Modular-Things. «Вместо того, чтобы «встраивать» язык высокого уровня в аппаратное обеспечение, — объясняет команда, — мы «переносим» аппаратные модули в язык высокого уровня».

Чтобы проверить проект, команда организовала пятидневный семинар, в котором 60 студентов работали в группах над созданием машин из компонентов Modular-Things, включая машину для рисования песком, блинный плоттер, перьевой плоттер и — необычно, но впечатляюще. — машина для метания туалетной бумаги, которая использовала библиотеки компьютерного зрения для обнаружения лиц и автоматического наведения на них.

«Некоторые студенты нашли Modular-Things интуитивно понятным в использовании и решили повторно использовать его для своих последних проектов в классе», — говорят исследователи. «Мы заметили, что пользователи могли легко копировать работу других, копируя код, подключая необходимые модули и переименовывая устройства в соответствии со схемой именования, приведенной в их фрагментах примеров. Пользователи делали это, чтобы быстро воссоздать системы движения, которые было бы трудно воспроизвести. воссоздать на уровне прошивки».

Однако в нынешнем виде структура имеет некоторые ограничения. Исследователи признают, что использование USB для связи между оборудованием и коммуникационной средой, а также необходимость наличия у каждого модуля собственного микроконтроллера увеличивает стоимость, в то время как оборудование, созданное с использованием Modular-Things, бесполезно без настольного или портативного компьютера, на котором работает программное обеспечение для разработки — проблемы, над решением которых команда уже работает.

Работа группы была опубликована в расширенном тезисах конференции CHI 2023 года по человеческому фактору в вычислительных системах (CHI EA '23) на условиях открытого доступа.