Как команда инженеров встраивала аквариум в смартфон для Google

Оригинальная статья вышла на VentureBeat. Материал переведен бюро переводов Prima Vista → primavista.ru

Назовите самое безумное, невероятное, что может делать смартфон.

В конце 2015 года секретная группа разработчиков Google, занимающаяся прогрессивными технологиями и проектами (ATAP), пыталась доказать, что Project Ara – так и не вышедший модульный телефон, «анти-айфон» – не утратил своей актуальности.

Разработчики добились небывалых успехов в вопросах кастомизации Ara от работы процессора до параметров экрана и камеры, но спустя три года, в связи с многочисленными перестановками в руководстве, серьезными отсрочками и неразрешенными проблемами, проект был свернут. Команде Ara пришлось начинать работу заново, и на этот раз сроки поджимали.

Они собрали с нуля корпус – полнофункциональный смартфон с пазами на задней панели для совершенно нового аппаратного обеспечения, которое расширяло возможности телефона. Заручившись поддержкой армии подрядчиков, за пять месяцев инженеры создали рабочий прототип.

Google предполагала создать прямоугольные модули, которые могли бы сообщать о погоде через дисплей E-Ink, поддерживать телефон при помощи откидной подножки, записывать песни на качественный микрофон, вызывать автомобиль одним нажатием кнопки и даже при необходимости распылять мятный аромат. Однако в то же время в компании хотели, чтобы разработчики применяли перспективный подход и предлагали «крутые», «странные», «продвинутые» идеи.

На финальном этапе разработки корпуса прототипа Ara компания поручила группе бруклинских инженеров, дизайнеров и художников пофантазировать на тему самых безумных воплощений модулей, которые можно было бы поместить внутрь телефона. Если бы вы собирали телефон из блоков, как из высокотехнологичного LEGO, что бы вы придумали?

Аквариум с тихоходками

Требования Google по разработке дизайна были довольно расплывчатыми.

Они пришли к нам в декабре 2015 года и заявили буквально следующее: «Вот Ara. Вот таким он будет. Предложите самые странные варианты модулей». И больше никаких инструкций, – говорит Дэвид Нуньес, управляющий партнер Midnight Commercial.

«Они хотели, чтобы мы создали модуль, которого ни у кого нет. У них уже были динамики, камеры и другая начинка», – добавляет основатель и креативный директор Midnight Commercial Джейми Зигельбаум. Эта дизайнерская студия уже получила известность за счет необычных art-tech проектов вроде робота Barista Bot, который может напечатать ваше лицо в 3D пеной на латте, и массивной машины Rube Goldberg, сыгравшей главную роль в клипе группы OK GO.

Пока Google ATAP торопилась наверстать упущенное и выпустить Ara в коммерческую продажу, запланированную на весну 2017 года наряду с открытием розничного магазина в Лос-Анджелесе, где демонстрировались бы возможности модулей, в штаб-квартире Midnight Commercial разработали четыре идеи.

Одним из вариантов был модуль, который передает касание, наподобие улучшенной версии функции измерения пульса в Apple Watch. Другой вариант предполагал, что Google запустит спутник в космос, «роскошный модуль самого высокого класса, который будет стоить тысячи, десятки тысяч долларов. При этом единственное его предназначение – стать пропуском в клуб для избранных, у кого есть такая связь со спутником». Как отмечает сам Нуньес: «Это был очень странный концепт. Им не понравилась эта идея».

Еще была идея принтера, рисующего чернилами граффити: «Вы берете картинку – к примеру, зарисовку или скетч, затем включаете приложение принтера, проводите телефоном по поверхности рисунка, и принтер печатает, распыляя чернила на нужной поверхности».

Midnight Commercial планировала запустить аквариумный модуль этой весной, но смелые мечты Google потерпели крах прошлым летом. Судьбу проекта решила совокупность факторов: сжатые сроки запуска, финансирование и, что самое важное, суровая реальность.

Популярность тихоходок возросла в 2014 году (во всяком случае, по сравнению с другими микроорганизмами, питающимися водорослями). Так называемые «водяные медведи» просочились из лабораторий в Интернет и на телевидение благодаря документальному сериалу Нила Деграсса Тайсона «Космос», где тихоходки продемонстрировали свою мифическую неуязвимость. Эти странные организмы с толстыми, неровными лапками и мордой, напоминающей электробритву, теоретически могут выжить даже в совершенно невыносимых условиях, будь то космический вакуум, радиация или экстремальные температуры. По крайней мере, так говорят.

«Таким образом, идея заключалась в создании небольшого запечатанного биома с микроорганизмами (тихоходками или кем-то другим), водорослями и раствором, состав которого позволил бы им существовать очень и очень долго. Этот маленький запечатанный биом будет находиться в верхней части цифрового микроскопа, встроенного в модуль, так что можно наблюдать через телефон за живущими в нем микроорганизмами в режиме реального времени. Мы собирались сделать что-то вроде 30-кратного оптического увеличения», – говорит Зигельбаум.

Это был эффектный ход, очень дорогой и идеально подходящий для уже отчаявшихся инженеров и дизайнеров. Это был шедевр, который можно было бы носить в кармане: безупречное воплощение безумных научных идей в эпоху фантастических продуктов от Google.

«В этой идее нашла отражение новая, значительная тенденция, появившаяся в нашей культуре. Мы буквально срослись с телефонами: они с нами в кровати, в кармане. Телефон стал интимной вещью, практически частью тела, – замечает Зигельбаум. – Помещая формы жизни (питомцев) в телефон, мы переосмысливаем барьеры, разделяющие организмы и технологии, переосмысливаем человеческое тело. Это действительно увлекательно!»

Первая модель модуля с тихоходками от Midnight Commercial

Эта идея, известная под строжайшим секретом лишь ограниченному кругу лиц, была разработана специально для Ara. Google дала концепции Midnight Commercial зеленый свет. Но сначала студии нужно было доказать ее осуществимость. Чтобы идея прижилась, она должна быть реальной. Без обмана.

Как у Google наконец появился дизайн

Прототипы

Спустя год четверо инженеров – Ноа Фиан, Мэтт Боргатти, Сэм Познер и Джесси Т. Гонсалес – показывают мне в новом офисе Midnight Commercial пыльные пластиковые и кремниевые прототипы, лежащие на столах лаборатории. Все водоросли в них высохли, а тихоходки погибли.

Инженеры поделились мнениями о проекте. «Не было никакого плана действий. Нам нужно было создать кучу экспериментального оборудования, чтобы проверить некоторые идеи. Мы начали привлекать экспертов... Мы читали и обсуждали тезисы, а наши разработки оценивал человек, досконально знающий оптическую инженерию», – признается Боргатти.

Первый простейший прототип был создан за одну ночь при помощи готовых инструментов прототипирования OpenBeam и мини-компьютера Raspberry Pie за 35 долларов.

«Самый первый образец, внутри которого содержалась капля воды с этими уже высохшими водорослями, был упакован в пищевую пленку и подключен к экрану. Мы могли наблюдать, как тихоходки плавают... Это позволило нам точно определить такое расстояние от формирователя видеосигналов, при котором картинка будет самого лучшего качества», – говорит Фиан.

«Вопрос в том, как сжать все до карманных размеров. Непосредственная «начинка» телефона почти полностью занимает его внутреннее пространство. Под оптику оставалось лишь несколько миллиметров», – объясняет Боргатти. В распоряжении инженеров было всего 5 мм, что меньше диаметра обычного карандаша.

При работе с первым прототипом Фиан продемонстрировал команде, как можно фотографировать тихоходок. «Мы дошли до того, что начали экспериментировать с разными видами биологических образцов, делая множество моментальных снимков. Меняли освещение. Решали, нужно ли выравнивать их в столбцы? А что, если они будут в одном цвете?» – вспоминает Боргатти.

«Увеличение легко организовать, когда две линзы расположены на некотором удалении, как у телескопа. Когда они находятся близко друг к другу, это уже сложнее... Мы обнаружили, что можно использовать массив микролинз, много маленьких круглых линз, каждая из которых выдает слегка искаженное изображение. Это искажение можно убрать за счет наложения».

С помощью массива микролинз Познер разработал метод реконструкции для получения четких снимков в сопутствующем модулю приложении Android в режиме реального времени, допускающем даже погрешности при сборке. Фиан отмечает: «Все работало на обычном мобильном телефоне». К сожалению, в прошлом августе этот прототип (как и все другие) забрала Google, когда проект был неожиданно закрыт.

Оптический блок прецизионного анализа, позволивший команде протестировать микролинзовый массив

В течение апреля было разработано свыше 30 различных версий второй серии прототипов Midnight Commercial. «Было забавно, когда на встрече, посвященной массиву микролинз, мы обсуждали, какие головные уборы будут носить тихоходки, если мы вдруг добавим эту опцию», – смеется Познер.

Вместе с бывшим коммерческим дизайнером Midnight Commercial Бэйли Медоуз команда обсуждала групповые чаты и наряды для тихоходок, но в конечном итоге отказалась от дополнений, чтобы сосредоточиться на основной теме. «Нам нужно было ощущение подглядывания в замочную скважину за особым мирком», – говорит Нуньес.

Первое изображение приложения «Тихоходки»

С помощью приложения можно было бы наблюдать за тихоходками в режиме реального времени – как они плавают, покачивают своими когтистыми лапами, питаются водорослями и размножаются. Однако, вернувшись в лабораторию после долгих выходных, консультант проекта Уильям Шиндел (биотехнологическая некоммерческая организация Genspace) обнаружил следующее: штамм хищных тихоходок, за которым он вел наблюдения, начал поедать своих собственных сородичей внутри биома. «Признаться, для приложения это было очень круто», – отмечает Фиан.

Но это наблюдение выявило серьезную проблему аквариума. В разгар проектных работ команда столкнулась с неразрешимыми трудностями: они не могли спасти тихоходок. Каннибализм являлся меньшим из зол.

Несмотря на мифы, обычные выращенные в лаборатории тихоходки – в Интернете легко можно найти этот вид – чувствительны к теплу и к излучению, которое вырабатывают встроенные цифровые миникамеры. Одного этого тепла достаточно, чтобы убить микропитомцев. При работающей камере они погибали спустя всего два часа.

Только представьте себе владельца тихоходок, который в жаркий летний день мчится в прохладное помещение с кондиционером или к ближайшему холодильнику, чтобы спасти своих маленьких зверушек.

Оказалось, что мифы о «неуязвимых» тихоходках не врут. Но только при определенных условиях. «Они впадают в криптобиоз. Тихоходки обезвоживаются на 90% и превращаются в маленькое рисовое зернышко, которое прекрасно себя чувствует и в космосе, и в ледниках в течение 300 лет. Достаточно его полить, чтобы оно вновь ожило. Однако для начала криптобиоза нужен очень узкий диапазон изменения окружающей среды», – говорит Фиан.

Но что, если случится внезапное изменение температуры? Лабораторные тихоходки к такому не готовы.

Это похоже на спячку медведей. Им нужно получить сигнал от природы, что пора спать, и требуется время, чтобы к этому подготовиться. Мы задавались вопросом: Почему же все наши тихоходки умерли? И вспоминали: Ах да, сегодня же у них 70⁰, – говорит Боргатти.

Неутомимая команда даже отправила одного из консультантов на горячие источники в поисках более крепких, теплолюбивых тихоходок.

Выяснив, что включенная камера является угрозой для жизнедеятельности микроорганизмов, мы слегка запаниковали. Температура повышалась настолько, что тихоходки умирали. Мы озадачились: «Господи, как же их фотографировать, если они погибают от включенной камеры?» Это был в некотором роде мини-кризис, который требовал нового подхода, – вспоминает Гонсалес.

Инженеры собирали данные о «тряске, быстрых изменениях температуры, случаях удушья и контроле популяции», отмечает менеджер проекта Дженнифер Бернштейн, ответственная за контакты с Google. Но, в отличие от «тамагочи», тихоходки – живые существа. Если они будут погибать быстрее, нежели успевать размножаться, то в аквариуме останутся только водоросли.

Midnight Commercial решила исправить эту проблему с помощью программного обеспечения. Инженеры предложили добавить возможность «играть» с тихоходками без угрозы для их существования, водя пальцем по экрану смартфона. «Мы ввели контроллер на случай, если вы слишком долго «любовались» питомцами, а затем попытались открыть приложение до остывания биома. Выскакивает примерно такое сообщение: «Сейчас они отдыхают. Почему бы вам пока не посмотреть видео?» – говорит Фиан.

«Мы начинали с наблюдения за тихоходками, а под конец пришли к мысли о том, что этот прочный мирок в капле воды будет чудом сам по себе. Интересны даже водоросли, которые цвели или поедались». Планировалось добавить в биом коловраток, остракод и инструкцию по идентификации микропитомцев.

«Собрать этот аквариум – словно сварить колдовское зелье из водорослей, тихоходок и других существ. Определение солености и химического состава воды стало самой сложной частью проекта. Если честно, на момент закрытия проекта мы так и не смогли разрешить этот вопрос. Но сам микроскоп и модуль были бы готовы к производству к весне 2017 года», – заверяет Нуньес.

По мере продвижения в создании прототипов нового поколения команда приступила к проектированию фактического модуля.

«Оптический стек сам по себе должен быть очень странным на вид. У нас была дырка в доске, где располагался крошечный модуль камеры, направленный на непросвечивающий домик тихоходок, и массив микролинз. Нам надо было собрать все это воедино. Должно было получиться нечто необычное», – говорит Боргатти.

Миниатюрный биом не мог быть полностью прозрачным, как в самых первых вариантах, поскольку свет должен был поступать сквозь массив микролинз структурированно. «Чтобы показать, что происходит в аквариуме, мы сделали отдельные элементы прозрачными. Это похоже на машину с прозрачным капотом: вы не заглядываете во внутренности двигателя, но видите, что он работает, и понимаете, что где-то там внутри все очень сложно устроено», – отмечает Боргатти.

Проект Ara: Мечта о самом революционном смартфоне в мире

«Должно было сработать»

Midnight Commercial не собиралась продавать модули с тихоходками миллионами. В конце концов, если бы модуль поступил в производство, студия выставила бы на него цену как на произведение искусства, выпущенное ограниченным тиражом. Google продавала бы их у себя на сайте и в лос-анджелесском магазине. В общей сложности Google и ее ближайшие партнеры разрабатывали 27 модулей.

Прежде чем свернуть проект Ara в августе 2016 года, компания получила лавину предложений от сторонних разработчиков – больше тысячи, как рассказал VentureBeat осведомленный источник. Из этих идей «по крайней мере сотня была достойна рассмотрения в Google», сообщил он. Многие модули, находившиеся на стадии разработки, так и остались загадкой. Но вряд ли среди них было хоть что-то столь дерзкое, как аквариум с водяными медведями.

К тому моменту, когда Google закрыла проект «Тихоходки», разработчики собирались «буквально через неделю подключить стек оптики к приложению». По признанию Познера, «казалось, что все работает».

Команда, слева направо: Дэвид Нуньес, Сэм Познер, Джесси Т. Гонсалес, Бэйли Медоуз, чучело тихоходки, Ноа Фиан, Мэтт Боргатти и Дженнифер Бернштейн 

«Это была одна из немногих опций, которую едва ли можно представить на телефоне. Apple бы ни в жизнь не выпустила смартфон с подобным на борту, – говорит Боргатти. – Мы предложили совершенно безумную идею, и кому-то она понравилась! У нас было маловато времени, и я очень рад, что мы смогли зайти так далеко! Мы многое успели!»

«Это приложение должно было сработать», – настаивает Познер.

«Мы хотели сделать что-то совершенно новое, странное, удивительное. Google верила в нас, проект был интересным… Мы были морально подавлены, когда проект свернули. Мы выкладывались по полной и были от него в восторге», – вспоминает Зигельбаум.

Обстоятельства, которые привели к проекту Ara и модулю с аквариумом, оказались исключительными. Не каждая компания готова вложить деньги в подобную затею. В конечном итоге даже Google сдалась.

«Это было действительно волшебно. Google ищет все самое новаторское и обращается к таким компаниям, как наша, говоря: «Давайте, парни, сделайте это». Все это не ради скучного зарабатывания денег. Мы трудились над созданием шедевра», – говорит Нуньес.

Ни модуль «Тихоходки», ни телефон Ara так и не были утверждены. Однако по замечанию Зигельбаума, Midnight Commerical может когда-нибудь продолжить работу над приложением самостоятельно – например, в виде настольного устройства. Впрочем, без смартфона оно потеряет свою привлекательность.

Тем временем, Google вела разработки. Компания, прославившаяся своими смелыми проектами, представила прошлой осенью кое-что понадежнее Ara – смартфон Pixel. По основным характеристикам, дизайну и набору функциональных возможностей Pixel очень схож с iPhone, за исключением опции в виде цвета корпуса «синий кобальт». Это был безопасный ход: спрос на iPhone говорит сам за себя, в то время как проект экспериментального модульного телефона является его полной противоположностью – смелой, непрактичной, рискованной идеей.

«Этот проект мог бы стать стартом для действительно серьезного диалога, но он так и не состоялся», – говорит Нуньес. Возможно, этому сотрудничеству не суждено реализоваться. По крайней мере, не в ближайшее время.