Jian Wang sta riscrivendo le relazioni tra l’uomo e il computer – e la carta – con una penna che trasforma in informazione digitale gli appunti più frettolosi.
Contribuendo nel frattempo a fare del laboratorio di ricerca di Microsoft a Pechino una fucina di invenzioni.
di Gregory T. Huang
Se fosse per Wang, sarebbe tutto digitale.«Odio le stampanti, trasformano i dati digitali in analogici», scherza lui, solcando il mare di cubicoli all’interno del centro di ricerche Microsoft Asia di Pechino. Quarantenne e allampanato, lo scienziato informatico è specializzato nell’inventare nuove interfacce per computer che aiutino a colmare il divario tra l’analogico e il digitale. La sua interfaccia personale, invece, è un ampio sorriso, che si sposa alla perfezione con la sua camicia in jeans e i modi informali.
Fermandosi a una delle scrivanie Jian Wang prende in mano una penna rettangolare e argentata, più o meno delle dimensioni di un pennarello marker e traccia qualche correzione su un documento cartaceo. In realtà non si tratta di una penna come tutte le altre. Pochi secondi più tardi, i commenti scritti da Wang appaiono sullo schermo del computer accanto a lui, sovraimpressi alla versione elettronica dello stesso documento, nel punto esatto in cui Wang aveva scritto sulla carta. La sua penna cattura la scrittura e consente di modificare il contenuto di un file elettronico. Direttamente sulla carta.
La «penna universale», come la chiama Wang, può trasformare radicalmente il nostro modo di interagire con il computer. Diversamente dai gadget che scrivono sul monitor o su speciali blocchetti di fogli, l’invenzione di Wang lavora con normalissimo inchiostro, su normalissima carta e permette di combinare testi e diagrammi scritti con il contenuto digitale di rapporti, riviste e pagine Web. Un dirigente in viaggio intercontinentale potrebbe, per esempio, evidenziare o correggere un testo stampato e in seguito trasferire, automaticamente, tutte le modifiche sul file memorizzato sul suo computer.
La penna di Wang riflette anche i cambiamenti subiti in questi anni dai processi che sono alla base delle scoperte che avvengono nei grandi laboratori aziendali, una sorta di ibridizzazione tra inventore solitario e R&S convenzionale. Wang è il principale inventore del dispositivo e sono la sua intuizione, il coraggio e la creatività a guidare lo sforzo per lo sviluppo di un prodotto finale. Ma al tempo stesso, non avrebbe potuto ottenere un progresso così rapido senza l’insieme di esperienze accumulato da Microsoft nel campo degli algoritmi per il riconoscimento delle forme, della visione computerizzata, delle tecnologie di scrittura manuale e del software per il trattamento dei testi. «Personalmente sono molto emozionato», afferma Rick Rashid, vicepresidente di Microsoft Research, la cui sede principale si trova a Redmond, nello stato di Washington. «è un esempio del nuovo tipo di incubazione dei prodotti che stiamo cercando di realizzare, qualcosa che metta insieme gli specialisti di molte discipline per risolvere una singola problematica».
QUANDO MICROSOFT CHIAMA
Montagne himalayane di carta ingombrano l’ufficio di Wang a dispetto del suo odio dichiarato nei confronti delle stampe. Tra questi retaggi del mondo analogico, l’inventore racconta degli inizi del progetto della penna. Ancora come docente di psicologia dell’ingegneria presso l’Università Zhejiang a Hangzou, Wang si era fatto un nome nel campo delle interfacce uomo-computer e dei sistemi di realtà virtuale. Poi, nel 1998, al culmine di una brillante carriera accademica, ricevette un criptico messaggio di posta elettronica da Kai-Fu Lee, rinomato ricercatore che proprio allora stava allestendo per conto di Microsoft un laboratorio a Pechino. Lee lo invitava a un incontro, ma si diceva troppo occupato per spiegarne i motivi. «Non so come avesse avuto il mio nome», ride oggi Wang, «e lui non mi spiegò chi fosse».
In un impeto di avventurosità, Wang si presentò comunque. Non ci volle molto tempo per scoprire che lui e Lee condividevano l’ambizione di creare un’interfaccia per computer basata sulla scrittura. Il progetto della penna si è ispirato in parte ai desideri di Wang, che voleva rendere più compatibili i computer portatili con gli alfabeti corsivi asiatici. Dalle sue ricerche universitarie sulle interfacce tridimensionali, tuttavia, aveva imparato che se una tecnologia non viene concepita per essere pratica e gradevole per una gamma molto diversificata di utenti, non sarà mai adottata su larga scala. «Volevamo creare qualcosa di completamente innovativo, non una semplice miglioria», egli afferma, aggiungendo di aver trovato in Microsoft un partner perfetto. «Mi accorsi subito che questo era il posto in cui stare, se si vuole fare in modo che una tecnologia sia usata da milioni di persone e non da una cerchia ristretta». Con tale motivazione, Wang lasciò la sua università e nel 1999 entrò a far parte del gruppo di Pechino.
Subito, Wang, Lee e un nucleo originario di ricercatori organizzarono una serie di sedute di brainstorming per delineare gli scopi del progetto. Sessioni che presto finirono per includere anche il Grande Capo in persona. «Quando discutemmo della tecnologia con Bill Gates per la prima volta», racconta Wang, «ci rendemmo conto di aver inventato un nuovo tipo di documento, non una semplice penna». L’idea fondamentale, che combacia con la missione aziendale di Microsoft di rendere più utili i computer d’ufficio, prevedeva che un documento restasse digitale anche una volta stampato. Obiettivo da raggiungere con un software e una interfaccia a penna adeguati.
Per far funzionare la cosa ci son voluti quasi quattro anni. Non solo Wang ricevette il pieno supporto da parte di Microsoft, ma gli fu concesso di mettere insieme una squadra di una ventina di ricercatori e di avere pieno accesso alle competenze a livello di hardware e programmazione necessarie per progettare la penna. Dopo alcune false partenze – compreso un primo goffo prototipo che deduceva il contenuto delle frasi scritte dai movimenti effettuati dalla penna – l’équipe di Wang approfittò dei progressi maturati nel campo della visione computerizzata e si basò su una semplice camera digitale come sensore.
Il primo ostacolo da superare per i ricercatori fu quello di determinare l’esatta posizione della penna sul foglio di carta. La soluzione adottata coinvolge uno speciale software che traccia un quasi invisibile tema di fondo, una specie di filigrana, sui documenti stampati (si veda Metti la penna nel computer a pag. 43). Ciò consente al computer di stabilire non solo il punto esatto occupato dalla penna all’interno del documento, ma anche quale tipo di documento viene annotato o modificato, perché ogni pagina viene identificata da un codice univoco. Un sensore pressorio all’interno della penna accende una minuscola videocamera, che fotografa le immagini della scrittura dell’utente. Le immagini vengono immagazzinate in una memoria simile a quelle che oggi si trovano nelle fotocamere digitali; quando la penna si trova a poca distanza da un personal computer o da un portatile dotati del software necessario, il dispositivo trasmette le immagini senza usare fili, grazie a un collegamento Bluetooth.
Interpretare quelle immagini e integrarle all’interno di un documento digitale si è dimostrato più complesso del previsto. Il trucco, spiega Wang, è riuscire a fare in modo che il computer riconosca vari tipi di scrittura e di grafici – che sappia cioè distinguere un riquadro, una frase o un semplice ghirigoro – partendo da una semplice sequenza di foto. Per prima cosa, un algoritmo di visione computerizzata classifica le sequenze dei segni come parole, diagrammi o forme, ciascuna delle quali andrà poi rielaborata. Poi, il software di riconoscimento dei caratteri – che è stato oggetto di lunghi anni di ricerche da parte di Microsoft e altri operatori – estrae il senso dalle frasi scritte manualmente. Sullo schermo del computer i segni lasciati dall’utente appaiono nell’originale forma di scrittura sul foglio di carta. A questo punto il software può convertire questa scrittura in testo scritto a macchina e grafici elaborati; con i programmi l’utente può, per esempio, modificare una serie di riquadri e frasi trasformandoli in un diagramma di flusso.
Oltre a consentire l’importazione e il trattamento di testi, tabelle e grafici tracciati a mano, prosegue Wang, la penna permette a un gruppo di collaboratori di fare le proprie annotazioni su copie separate di uno stesso documento; il computer provvederà a integrarle all’interno del rispettivo file. Il risultato finale, dice Wang, è una interfaccia simile a uno scanner portatile, ma abbastanza intelligente da «capire» le immagini catturate e realizzare il sogno del suo inventore: trasformare pile di cartaccia «analogica» in documenti digitali.
PENNE PERVASIVE
Durante la cena a base di zuppa di polpette all’uso di Shanghai e pesce al vapore, Wang spiega come la cultura del laboratorio stimola l’invenzione. Oltre a condividere lo spirito del motto «lavora duro, mangia molto», i membri – e i capi – della squadra sono tutti ricercatori esperti, consci del fatto che l’innovazione richiede tempo. «Non sempre devi dimostrare qualcosa nel giro di un mese, neppure di un anno», dice Wang. In questo modo gli scienziati godono della flessibilità necessaria per sperimentare diversi approcci. Un fatto fondamentale per progetti ambiziosi, come il reinventare le penne.
Microsoft Research Asia è un grande laboratorio aziendale in cui lavorano a tempo pieno 150 ricercatori, ma il livello della burocrazia è sorprendentemente basso, sostiene Wang. Nessun particolare meccanismo per l’approvazione dei progetti. Nessun pesante obbligo proveniente dall’alto. La società cerca di favorire l’invenzione dando ai suoi ingegneri la libertà di esplorare le linee di ricerca più interessanti senza perdere di vista i risultati a breve termine, fissando alcuni paletti ed effettuando, un certo numero di volte all’anno, periodiche revisioni di progetto. Tutto questo «ci rende più simili a un ambiente universitario», afferma Wang. «Pubblichiamo articoli scientifici, partecipiamo alle conferenze e ospitiamo docenti visitatori. è un ambiente aperto».
Gli esperti dicono che l’apertura è essenziale per la produttività del laboratorio, specialmente in una nazione che vanta una brevissima storia di ricerca aziendale. «Il loro successo è dovuto ai legami con il mondo universitario», sostiene Shqiang Yang, vicepresidente esecutivo del Dipartimento di Scienze e Tecnologie informatiche presso l’Università Tsinghua, uno dei più prestigiosi politecnici di Pechino. Il libero scambio di idee tra studenti e professori ha rafforzato il prestigio del laboratorio nell’ambito della comunità accademica e questo a sua volta aiuta a reclutare in Cina gli studenti e gli scienziati informatici migliori.
Legami tanto stretti cominciano a pagare: più di settanta tecnologie sviluppate nel laboratorio di Pechino hanno trovato posto nei prodotti Microsoft in aree come la grafica per videogiochi e il riconoscimento del parlato per il software di dettatura. Quanto alla penna digitale di Wang, potrebbe addirittura dare vita a un filone di mercato completamente nuovo. Anche se si prevedono diversi anni prima della disponibilità commerciale, Wang e i suoi stanno già discutendo con i responsabili dello sviluppo prodotti a Redmond. Ancora non sono stati fatti specifici piani di lancio, ammette Rashid, «ma ci stanno venendo un sacco di formidabili idee sulle sue possibilità.
Le tecnologie sviluppate dal gruppo di Wang durante le fasi di progettazione della penna stanno già pagando i loro dividendi in seno all’azienda. Il software in grado di riconoscere e modificare la scrittura manuale su uno schermo è una delle funzionalità del sistema operativo Microsoft Tablet PC, rilasciato nel 2002. Il mercato asiatico potrebbe diventare la prima piattaforma di lancio di interfacce come la penna digitale in virtù della forte richiesta di software capace di riconoscere e trattare i caratteri delle lingue asiatiche, il cui numero sterminato li rende particolarmente tediosi da digitare su una tastiera. Come per tutte le nuove invenzioni, ci sono molti ostacoli da superare prima di trasformare un valido prototipo in un prodotto vero e proprio; ma a questo proposito la formazione di Wang sul piano della psicologia e delle emozioni umane dovrebbe tornargli molto utile. La penna e il suo software devono diventare ancora più facili da usare, egli afferma; i consumatori non sopportano l’idea di un margine di complessità aggiuntiva. Una volta spianate tutte le pieghe del progetto, tuttavia, l’invenzione ha davvero la possibilità di diventare universale, per la familiarità e la praticità tipica delle tradizionali penne. «La penna è uno strumento così pervasivo, così espressivo, ed è una delle invenzioni migliori di tutti i tempi», commenta Wang. «Per questo penso che in futuro la penna potrebbe essere un eccellente dispositivo informatico».
In ultima analisi, aggiunge Wang, tutti gli oggetti cartacei presenti sulle nostre scrivanie – libri, giornali, stampe – potranno avere un collegamento diretto al computer. Per il ricercatore è come «chiudere il cerchio tra l’analogico e il digitale». E con il graduale aumento della potenza di calcolo e della capacità di memoria, un dispositivo come la penna di Wang potrebbe diventare l’interfaccia preferita dagli utenti in mobilità. Wang prefigura una realtà in cui non solo sarà possibile inserire e memorizzare le informazioni, ma anche – con l’aiuto di dispositivi palmari senza-fili – acquisirne di nuove, evidenziando le frasi stampate su una rivista, convertendole e approfondendole su Internet.
Con tante cose da fare, Wang non ha tempo da perdere. Pur facendo parte di una delle più grandi multinazionali del mondo continua a rispettare i tempi lunghi, pieni di notti insonni, degli inventori solitari. Finita la cena, quando Pechino si spegne e si addormenta, Wang torna al lavoro, tracciando con la sua penna il futuro delle interfacce uomo computer.
Gregory T. Huang è redattore associato di «Technology Review».
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METTI LA PENNA NEL COMPUTER
La penna integra una videocamera digitale, un sensore di pressione, un trasmettitore Bluetooth e un chip di memoria.
Mentre la penna scrive sulla carta, la videocamera scatta piccole immagini delle linee di inchiostro.
La carta riporta un invisibile tracciato di fondo, simile a un marchio filigranato stampato sul documento.
Il computer usa questo codice per individuare l’esatta posizione dell’inchiostro sulla pagina.
Il computer riceve la sequenza di immagini attraverso la connessione radio e ricostruisce i contenuti scritti sovrapponendoli a quelli riportati sul documento digitale.
Uno speciale software di videoscrittura permette di manipolare e formattare i segni scritti.
