Коллектив Авторов - Цифровой журнал «Компьютерра» № 205

Отличная иллюстрация самой сути модульного подхода: из элементарных «кирпичиков» можно собрать как самые простые модели, так и невероятно сложные конструкции.

Бум бытовой электроники не мог не затронуть и мир игрушек, поэтому в Lego решили расширить ассортимент своей продукции новым типом модульных наборов, получившим название MindStorms. 

Собственно говоря, эти игрушки были адресованы уже не только детям: в электронные «кирпичики» с удовольствием играли и взрослые, собирая всевозможных роботов, автомобильчики и даже модели для инженерных разработок и научных экспериментов. Для некоторых модулей можно было писать небольшие программы. И, разумеется, элементы MindStorms были полностью совместимы с классическими «кирпичиками» LEGO. 

Наборы MindStorms особенно понравились школьным учителям, поскольку позволяли наглядно иллюстрировать самые разные разделы курсов физики, математики и информатики. Взрослые же могли быстро и без каких-либо специальных знаний собрать действующую модель придуманного ими электронного устройства. 

В 2009 году независимый разработчик компьютерных игр из Швеции Маркус Перссон решил совместить в одной игре несколько идей из его любимых развлечений. В новом виртуальном мире Minecraft («шахтёрского ремесла») игроки получили возможность изготавливать из кубиков практически все его элементы — начиная с инструментов и зданий и заканчивая целыми местностями и экоструктурами. 

Каждый игрок получает базовый набор строительного материала — кубиков, а все другие материалы нужно добывать (mine) в рамках предоставленных ресурсов виртуального мира. Иными словами, это вариант конструктора LEGO, перенесённый на экран компьютера и ограниченный «набором» отдельного мира.

Почти сразу же с момента официального выпуска в 2011 году игра Minecraft стала не просто международным хитом, а настоящим культом. Поклонникам особенно понравился заложенный в игру творческий подход к созданию индивидуальных миров. Некоторые покупают Minecraft исключительно для того, чтобы создать некие впечатляющие структуры и хвастаться ими перед коллегами в «облачных» виртуальных мирах.

Цель американской компании littleBits, основанной выпускницей Массачусетского технологического института Айей Бдейр, — открыть мир современной электроники для самых широких масс энтузиастов. Разумеется, главная целевая аудитория littleBits — это дети, но, как и в случае с Lego MindStorms, с таким конструктором не откажутся поэспериментировать и многие взрослые.

LittleBits — это набор интерактивных унифицированных элементов, каждый из которых выполняет определённую функцию. В зависимости от типа «маленькие биты» различаются по цвету корпуса. Для соединения элементов не нужны ни пайка, ни какие-то кабели: вместо этого используются магниты, причём свойство полярности предотвращает их неправильное подключение.

Базовый набор за $99 состоит из электродвигателя, датчика освещённости, светодиодного индикатора, реостата, зуммера, кнопки включения и проводов, при этом ассортимент модулей постоянно расширяется и уже превышает 50 наименований.

Поскольку в основу философии littleBits положена идея открытых инноваций, не удивительно, что и сами «биты» относятся к открытому аппаратному обеспечению, правовой статус которого регулируется Open Source Hardware Definition 1.0. Подробные схемы и конструкции печатных плат littleBits можно найти на сайте GitHub.

Потенциал электронных «кубиков», реализованный в littleBits, не могли не заметить и другие компании. В частности, известный производитель электронных музыкальных инструментов и звукового оборудования компания Korg решила добавить особый вариант littleBits к своему богатейшему ассортименту клавиатур, синтезаторов, гитарных эффектов, драм-машин и аудиорекордеров. 

Набор, получивший название littleBits Korg Synth Kit, представляет собой модульный аналоговый синтезатор, состоящий из нескольких элементов, которые полностью совместимы с любыми другими элементами littleBits. 

В 160-долларовый комплект входят модули питания, два генератора звуковой частоты (осциллятора), генератор огибающей (envelope), фильтр, эхоэффект (delay), модуль микроклавиатуры, модуль разделения клавиатуры (split), секвенсор, микшер, микрогромкоговоритель, микшер, блок питания и батарейный блок. В прилагаемом буклете описываются десять вариантов использования набора для различных музыкальных проектов.

Набор littleBits Korg Synth Kit по цене сопоставим с недорогими программными синтезаторами, но, конечно, ничто не сравнится с настоящим «железом», особенно собранным своими руками. Поставки комплекта пока не начались, но на сайте littleBits принимаются предварительные заказы.

В компании Modular Robotics перенесли идею кубиков Minecraft, из которых можно изготовить всё, в реальный мир. В свою очередь, у littleBits была позаимствована идея магнитного скрепления модулей. А всё вместе получило название Cubelets.

Как понятно из названия компании, из Cubelets можно конструировать роботов. «Кубики» Modular Robotics рассчитаны на детей от 4 лет и позволяют собирать самых разнообразных роботов, которые способны перемещаться, реагировать на свет, звук и температуру и вообще вести себя почти как живые. При этом от «творца» не требуется никаких навыков программирования.

http://www.youtube.com/watch?v=4EDsLayRKQA

Все Cubelets делятся на три категории — «Думающие», «Чувствующие» и «Действующие»; как и в случае с littleBits, их легко различить по цвету. В базовый набор за $160 входят шесть кубиков, по два из каждой категории, в премиальный за $520 — 20 кубиков. При желании можно отдельно приобрести понравившийся кубик: они стоят от $25 до $49. 

В 2011 году студент выпускного курса Массачусетского технологического института Джон Романишин поделился со своим профессором робототехники Даниэлой Рас идеей о модульных роботах новой конструкции. Тогда Рас засомневалась в осуществимости этой идее, но спустя два года Романишин показал прототипы таких роботов в действии и представил доклад, описывающий их конструкцию. (См. также специальный материал на нашем сайте.) 

Роботы-«кубики» были названы M-Blocks. Внутри каждого из них установлен маховик, способный вращаться со скоростью до 20 000 оборотов в минуту. В момент затормаживания маховик передаёт «кубику» угловой момент, благодаря чему он может самостоятельно передвигаться, не имея никаких внешних движущихся частей. При этом на каждой грани M-Blocks в строго определённых местах установлены постоянные магниты, при помощи которых кубики могут присоединяться друг к другу. За счёт высокого момента M-Blocks могут отделяться от «соседей» и даже перепрыгивать через несколько модулей.

http://www.youtube.com/watch?v=6aZbJS6LZbs

Фактически это прототип самособирающихся роботов, но пока что все команды должен отдавать оператор. В перспективе M-Blocks должны получить специализированное программное обеспечение, с помощью которого кубики смогли бы самостоятельно отыскивать себе подобных и автоматически собираться в осмысленные конструкции.

Телефонное подразделение компании Motorola, которое теперь принадлежит Google, занимается претворением в жизнь оригинальной идеи модульных смартфонов: покупатель сам сможет собрать себе аппарат из необходимых ему компонентов, отказавшись от ненужных функций.

Сейчас Motorola приглашает добровольцев для участия в так называемом Project Ara. «Проект Ара» — это бесплатная и открытая аппаратная платформа для создания модульных смартфонов. Разные модули будут устанавливаться в «эндоскелет» — своего рода раму, основу будущего смартфона. 

Планируется, что в течение ближайших 6–12 месяцев участники Project Ara будут выполнять разные задания, обобщённые результаты которых станут основой для внесения корректировок в «Набор мобильного разработчика» (Mobile Developmen Kit, MDK): его выпуск запланирован на первые месяцы 2014 года.

Несложно представить, что модульный подход вполне применим и к другим категориям электронных устройств, в частности к персональным компьютерам, ноутбукам и планшетам. Кстати, в каком-то смысле он давным-давно реализован в портативных компьютерах: во многих моделях можно заменить стандартную батарею на аккумулятор повышенной ёмкости, а легендарные ThinkPad c незапамятных времён оснащаются отсеком UltraBay, в который можно установить на выбор оптический привод, дополнительный жёсткий диск или второй аккумулятор.