解析手势控制智能手表的秘密

　　“如何与看不见的计算机交互？”如果在谷歌这样的公司的会议室听到这类问题，读者一定会认为这将是展示未来黑科技的会议，不会有实物展示出来。

　　但在谷歌会议室，桌子上摆放着一款智能手表。在距离这款智能手表数英寸远的地方打个响指，表盘就会有所“反应”。

　　伊凡·波普列夫（Ivan Poupyrev）在谷歌ATAP（Advanced Technologies and Projects，先进技术和项目）实验室工作，担任Project Soli技术负责人。Project Soli旨在证明电子设备可以集成微型雷达芯片，用户能利用动作不大的手势控制电子设备。在智能手表中集成雷达，目的是为了证明用户可以操作看不见的计算机。

　　ATAP是谷歌旗下一个重要部门，上一任掌门是美国国防部高级计划研究局大咖雷金娜·杜坎（Regina Dugan），从事的项目包括模块化手机（Project Ara）、实时3D地图（Tango）和虚拟现实电影（Spotlight Stories）。杜坎今年早些时候跳槽到Facebook，因此她留下的这些项目是否会继续下去还是个悬而未决的问题。Tango已经从ATAP“毕业”，进入谷歌，Ara似乎陷入麻烦中。

　　但Jacquard触摸纤维项目和Soli仍然还留在ATAP，Soli至少有了一个新的宏大目标：打造配备雷达技术的消费电子设备产业和设计语言。这也是波普列夫团队不仅仅进行相关试验，还证明雷达能集成在智能手表中的原因。

　　波普列夫说，“如果某种技术能整合在智能手表中，它就能整合到其他任何产品中。”ATAP重新设计了Soli芯片，进一步减小了其尺寸，降低了能耗，并多次对它进行优化。据Soli首席和硬件产品工程师哈基姆·拉贾（Hakim Raja）称，该团队最终实现了芯片的最小化。它非常薄，4根天线能提供全双工通信，收发雷达信号。开发工具包配置的第一代Soli芯片能耗为1.2瓦，最新芯片能耗仅为0.054瓦，降低了22倍。

　　把芯片做得如此小也有弊端。雷达的设计目标是探测在数英里及更远距离之外飞行的金属物体，而非数英寸之外、手指作出的幅度仅为数毫米的手势。就在不久前，人们还不需要担心这种水平的能耗，没有人考虑如此小的雷达芯片对信号的影响。

　　杰米·利恩（Jaime Lien）是Soli首席研究员，她的工作是对融合到芯片中的机器学习算法进行优化。她首先意识到把雷达提供的空间信号转化为能在计算机上处理的时间信号的意义。没有什么比如此小的芯片遭遇的噪声问题更棘手了，她的算法必须在众多噪声中找出需要的信号。对信号进行聚束是不可能的，通过芯片的每个信号都必须被捕获。换句话说，这是一项很复杂的任务。

　　与电子工艺相比，决定识别出用户手势后电子设备作出何种反应的机器学习算法就相对简单了，但它也绝对不是小儿科。对于配置触摸屏的设备，屏幕上会显示按钮和滑动条；对于有实体开关的设备，用户在拨动开关时能感觉到刻度。但是，如果什么也没有，如何引导用户进行操作呢？