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図面 (11)

課題

解決手段

物理オブジェクト12にプログラム言語要素を割り当てることができ、各オブジェクト12に属性を割り当てることによって、イベント14が生じる。各イベント14は、イベント認識サブシステム16によって認識される。状態遷移サブシステム24は、状態遷移が発生したか否かを判断する。処理更新30は、イベント14をフィーコン処理サブシステム32で処理することによって発生する。イベント14の内部ソフトウェア表現34がコード生成サブシステム36によって使用され、コード記憶サブシステム40に記憶されるプログラミング・コードを生成する。さらに、イベント14の内部ソフトウェア表現34は、イベント14の外部表現のために、出力プレゼンテーション・サブシステム38によって使用される。

概要

背景

概要

物理オブジェクトの操作によるコンピュータへの命令制御

物理オブジェクト12にプログラム言語要素を割り当てることができ、各オブジェクト12に属性を割り当てることによって、イベント14が生じる。各イベント14は、イベント認識サブシステム16によって認識される。状態遷移サブシステム24は、状態遷移が発生したか否かを判断する。処理更新30は、イベント14をフィーコン処理サブシステム32で処理することによって発生する。イベント14の内部ソフトウェア表現34がコード生成サブシステム36によって使用され、コード記憶サブシステム40に記憶されるプログラミング・コードを生成する。さらに、イベント14の内部ソフトウェア表現34は、イベント14の外部表現のために、出力プレゼンテーション・サブシステム38によって使用される。

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請求項1

コンピュータプログラムを生成する装置であって、物理オブジェクトがユーザによって操作できる物理空間と、物理空間内で配置可能な複数の物理オブジェクトと、物理空間で発生する物理オブジェクトに対する物理操作を観察し、対応する電気信号を生成するセンサと、入力として電気信号を受信し、プログラムコードの対応する部分を出力するプロセッサと、を備える、コンピュータプログラム生成装置

請求項2

物理オブジェクトの属性がユーザによって割当て可能である、請求項1の装置。

請求項3

ユーザが物理オブジェクトを操作するときに、物理オブジェクトの属性が変化される、請求項2の装置。

請求項4

物理オブジェクトの操作には、物理オブジェクトをピックアップすること、物理オブジェクトを降ろすこと、物理オブジェクトをスライドさせること、物理オブジェクトを別の物理オブジェクトにタッチさせることを含む、請求項1の装置。

請求項5

センサが、グリッドの回りでのオブジェクトの移動を検出する基準グリッドを備える、請求項1の装置。

請求項6

センサがカメラである、請求項1の装置。

請求項7

物理オブジェクトが観察に積極的に参加する、請求項1の装置。

請求項8

物理オブジェクトが信号をセンサに伝送する、請求項7の装置。

請求項9

物理オブジェクトの各々がプログラムの一部を表す、請求項1の装置。

請求項10

作業空間が物理モデルである、請求項1の装置。

請求項11

物理モデルが、人々、場所、または物事を表す、請求項10の装置。

請求項12

物理モデルが、イベントナレーションを作成するために使用される、請求項10の装置。

請求項13

物理モデルが論理状態である、請求項10の装置。

請求項14

センサが物理的スイッチベースのシステムである、請求項1の装置。

請求項15

コンピュータプログラムを生成する装置であって、複数の物理オブジェクトを物理空間に入れることと、物理空間内の複数の物理オブジェクトの内の少なくとも1つを物理的に操作することと、物理操作に基づいて電気信号を生成することと、物理オブジェクトに基づいたコード部分、および電気信号によって表される観察された物理操作を生成することと、を備える、コンピュータプログラム生成方法

請求項16

物理オブジェクトが所定の属性を備える、請求項15の方法。

請求項17

物理的に操作することが、複数の物理オブジェクトの内の1つを選択し、該1つの物理オブジェクトが所定の属性を備えることと、選択された物理オブジェクトを物理空間内に配置し直すことと、を備える、請求項16の方法。

請求項18

物理的に操作することが、複数の物理オブジェクトの内の第2の1つを選択し、該第2の物理オブジェクトが所定の属性を備えることと、第2の物理オブジェクトを物理空間内に配置し直すことと、を備える、請求項17の方法。

請求項19

該1つの物理オブジェクトおよび第2の物理オブジェクトの内の1つを配置し直すことが、その物理オブジェクトの所定の属性を変更する、請求項18の方法。

請求項20

さらに、物理操作に対応する外部表示を生成するプロセッサを備える、請求項15の方法。

請求項21

外部表示を生成することが、画像を生成し、画像を視覚ディスプレイデバイスに出力することを備える、請求項20の方法。

請求項22

物理空間内に物理オブジェクトを配置することが、物理オブジェクトに属性を割り当てることであり、物理オブジェクト同士間の関係が、物理空間内のオブジェクトの相対的な位置に基づいて形成される、請求項15の方法。

技術分野

0001

本発明は、一般的に、有形コンピューティングに関し、さらに特定すると、プログラムプログラム言語要素またはプログラミング言語を表す物理オブジェクトを操作することによるコンピュータ・プログラムの作成に関する。有形コンピューティング・システム基本機能は、各物理オブジェクトに任意のプログラム言語要素を割り当てることができる実在する三次元作業空間のコンピュータによる観察を要求し、各オブジェクトに対する属性割当て、または各オブジェクトの移動、あるいはその両方の結果、新しいプログラム構成要素を生成することである。

0001

0002

ヒューマン・コンピュータ・インタフェース(HCI)は、レバーやボタンから現在のキーボードマウス、およびグラフィックディスプレイに至るまでの人間の機械との歴史的な対話から進化してきた。しかし、人とコンピュータ・プログラムの対話は、通常、デスクトップ・コンピュータ上のグラフィック・ユーザ・インタフェース(GUI)用途に限られる。GUIの本質とは、仮想環境現実世界の用途を描くメタファー(metaphor:比喩的表現) —つまりアイコン—である。したがって、GUIによるソリューション(解決策)では、現実的なメタファーを利用する。

0002

0003

遍在(ubiquitous)コンピューティングは、多くのコンピュータが、ユーザに気づかれない内に、物理的環境全体で使用可能であるコンピューティングに対するアプローチである。しかし、この種のコンピューティングは、GUIスタイルの対話メタファーを、ユーザの物理的環境に配置される大型コンピュータ端末および小型コンピュータ端末エクスポートすることによって特徴付けられる。

0003

0004

拡張された現実」つまり「コンピュータ拡張環境」は、実在する媒体および計算上の媒体の統合化試みるコンピューティングに対する別のアプローチである。例えば、物理的文書は、物理的文書がある実在するの上へのコンピュータ・ディスプレイのビデオ投影を使用してデジタル文書で移動することができる。

0004

0005

ユーザが、従来のコンピュータ画面内で三次元モデルを操作するための機構として物理プロップを与えられる、「受動現実世界インタフェース・プロップ(prop)」も開発された。

0005

0006

仮想現実到来とともに、ユーザが自分の手を動かし、仮想環境内仮想構成要素と対話できるようにするために触覚に基づくインタフェースが開発された。

0006

0007

デジタル情報日常の物理オブジェクトおよび環境に結合することにより物理的世界を拡張する、より新しいタイプのHCIが「有形(tangible)ユーザ・インタフェース」(TUI)と呼ばれる。例えば、フラットパネル表示装置とは、物理オブジェクトに結び付けられた三次元デジタル情報との触覚に基づいた対話を可能にする物理的に具体化されたウィンドウである。したがって、TUIでは、物理オブジェクトが仮想アイコン置換し、物理オブジェクトの操作が仮想世界で起きていることを表す。

0007

0008

直接操作プログラムを使用するその他のシステムには、物理オブジェクトのグラフィック表記のすべて仮想環境内でのユーザ操作により、プログラムを構築できるようにする「ツーントーク(ToonTalk)」が含まれる。

0008

0009

本発明は、前記のように、プログラムを作成および生成する場合に仮想環境の制限を克服するシステムを提供する。

0009

0010

本発明は、さらに、コンピュータ対話が、プログラムと、埋込みプログラムを持つデジタルアーチファクト(artifacts)を作成できるようにするシステムを提供する。

0010

0011

本発明の有形コンピューティング・システムでは、ユーザは、選択された物理オブジェクトを操作し、プログラムと他のデジタル構造を作成、制御し、このようにして汎用の制限されていないプログラムを作成する。

0011

0012

本発明は、一人または複数のユーザによる作業空間内一セットのオブジェクトの操作を観察、理解し、オブジェクトの集合の操作に反応する有形コンピューティング・システムを提供する。作業空間における人々、位置、および物事、あるいはさらに一般的には、関心のある位置は、少なくとも、特定のセットのオブジェクトでの指定されたセットの運動が、コンピュータまたはコンピュータのネットワーク通信できる程度まで観察できなければならない。有形コンピューティング用システムに必要とされる理解の最小レベルは、有形言語を認識し、観察された入力が正しいか、あるいはエラーが検出されたときに、適切な動作(action)をトリガする能力として表されることができる。動作には、例えばコンパイル解釈、または変換のような他のデジタル構造の生成、アクティブアプリケーション、例えば、ユーザ・インタフェースのための制御イベントの生成、およびエラー状態に対するエラー・メッセージの生成または是正動作を含むことがある。

0012

0013

本発明は、実在する表記からコードを規定するために使用される有形プログラミング言語も提供する。本発明の有形プログラミング言語は、オブジェクトでなされるまたはオブジェクトに適用されるジェスチャーにより他のデータ・オブジェクトでの演算呼び出すために、観察される位置からピックアップされ、ドロップされ、使用されうる一セットの有形データ・オブジェクトとしてデータを表す。このようなジェスチャーには、例えば複数のオブジェクトに同時にタッチすることが含まれる。

0013

0014

また、本発明の有形プログラミング言語は、プログラムをメモリに保存し、メモリからプログラムを復元すること、およびデータ値を入力および出力することを含む、外部操作許容する。

0014

0015

本発明の有形コンピューティング・システムでは、システムは、作業空間内でオブジェクトに対し行われていることを観察または感知し、これらの動作を手近な作業での有意ステップとして解釈し、これらの動作の結果としてシステムの状態を更新する。本発明の有形コンピューティング・システムでは、ユーザは、自らの計算上のニーズにさらに優れた制御を与えられる。有形オブジェクトの具体性によって、一グループのユーザは、有形プログラミング言語要素と自然に対話できるようになる。

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0032

このようにして、初期システム状態qo は、有形プログラミング・オブジェクトOの集合、作業空間の位置Lの関数であり、ιo (o)は、「ツール領域」内のツール・オブジェクトを除くすべてのオブジェクトがボードから外れ、何も選択されない場合の、オブジェクトOの位置への初期マッピングである。したがって、前述されたように、任意の状態Qは以下の通りとなり、
Q={O,L,ιo ,m,S}
ここで、O=有形プログラミング・オブジェクトのセット={数}∪{チェッカ}∪{ロボット}∪{ストップインジケータ}、{ロボット}={歩行ロボット}∪{カウントダウンロボット}となり、「{数}」は集合{o|o∈O、種類(o)=数}を表す。
L={未知}∪{手にする}∪N3
N3=BxNxN=三つ組<ボード、行、列>の集合
B={ツール領域、作業領域、保存領域}
ιo :O→L;
m∈M={通常,トレーニング,実行}
S⊆O=選択されたオブジェクト
θLは、ιo の反転マッピングである(つまり、ιo -1、オブジェクトへのマッピング位置);
I={e,l},
e=有形インタフェース・イベント∈E={ドロップ,ピックアップ,タッチ,データエントリ
l=イベントの位置∈L−({未知}∪{手にする});
T⊆Oは、ツール領域内のツール・オブジェクトである。注記。これはtij∈T,Lo(tij)=<ツール領域,i,j>になるように、事前に定義された構成である;
β:L→Bは、位置Lのボード上への射影関数である(例えば、β(<b,i,j>)=b);及び
qo=初期システム状態={O,L,ιo (o)=<ツール領域,i,j>ifo=tij∈T,そうでない場合は未知,S{}}

0033

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0035

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0038

ロボットトレーニング中動作が発生するとつねに、以下の項目が記録される。
1.イベント、e∈E=(ドロップ、ピックアップ、タッチ、データエントリ)
2.イベントがコンテクスト関係であったか、通常であったか
3.イベントが通常のイベントであった場合、イベント位置、l∈L−({未知}U{手にする})
4.イベントが、コンテキスト数がロボット54または56の列位置に関するコンテキスト・オブジェクトの列オフセットによって定義されるコンテキストであった場合のコンテキスト数

0039

0040

表5から表11は、以下に示す例外はあるが、ロボット動作によってなされる状態遷移を決定するために再び使用される。
1.イベントがコンテキストイベントであり、ロボットがカウントダウンロボット56である場合、入力動作によって動作されているオブジェクト50は、オブジェクトのコンテキスト番号によって決定される。即ち、コンテキスト番号がcであり、ロボット位置座標<ボード、行、列>により指定される場合、これが有効な位置であるならば、動作されているオブジェクトは、<ボード、行、列+c>(即ち、θL(<ボード、行、列+i>)に位置するオブジェクトである。図9は、カウントダウンロボット56の動作を示す。
2.イベントがコンテキストイベントであり、ロボットが歩行ロボット54である場合、入力動作によって動作されているオブジェクト50は、オブジェクトのコンテキスト数および反復数によって決定される。反復数はゼロで始まり、コンテキストのサイズまで増分する。即ち、コンテキスト番号がcである場合、反復番号はiであり、ロボット位置は座標<ボード、行、列>によって指定される場合、これが有効な位置であるならば、動作されているオブジェクトは、<ボード、行、列+c+i>に位置するオブジェクト(即ち、θL(<ボード、行、列+c+i>)である。図10は、歩行ロボット54の動作を示す。
3.ロボット54および56の動作は、なんらかのエラー状態がある場合には停止される。
4.歩行ロボット54のコンテキスト位置は、それらが有効な位置であることを確実にするために各反復の前にチェックされる。歩行ロボット54の実行は、それ以外の場合は停止される。

0041

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0046

このようにして、以下を定義することができる。
チェッカ52のn桁右側のオブジェクトRHSの位置としての“RHS(l,n)”
チェッカ52のn桁左側のオブジェクトLHSの位置としての“LHS(l,n)”、およびこのチェッカ52(例えば“>”または?“<”)と関連する条件演算子としての“oper”

0047

RHSが非ロボット・オブジェクトであり、チェッカ52の2桁右側に位置する、RHS(l,2)の場合、またはLHSが非ロボット・オブジェクトであり、チェッカ52の2桁左側に位置する、LHS(l,2)の場合、この条件論理の生成されたコードは以下の通りである。
if (!(Temp(LHS( l,1) oper Temp(RHS(l,1))) {
int temp = Temp(LHS( l,1));
Temp(LHS(l,1)) = Temp(RHS(l,1));
Temp(RHS(l,1)) = temp;

0048

0049

この条件論理のコードは、以下によって与えられる。
if (!(Temp(LHS( l,1) oper Temp(RHS(l,1))) {
int temp = Temp(LHS( l,1));
Temp(LHS(l,1)) = Temp(RHS ( l,1));
Temp(RHS(l,1)) = temp;
RHSMethodО;
} else {
LHSMethodО;

0050

0051

0052

歩行ロボット54にコンテキストがない場合、以下のコードが生成される。
name.Method(null);
以下のコードが、他のすべての歩行ロボット54に生成される。
Context = GetContextО;
for (int i = 0; i <Context.length; i++){
name.Method(Context);

以下のコードが、すべてのカウントダウンロボット54に生成される。
Context = GetContextО;
for (int i = Context[0]; i>0; i--) {
name.Method(Context);
};

0053

0054

図面の簡単な説明

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本発明の好まれる実施の形態は、以下の図に関して詳細に説明されるだろう。
図1本発明の有形コンピューティング・システムの図である。
図2視覚的な有形インタフェースの要素を示す。
図3プログラミングに使用されるさまざまな物理オブジェクトを示す。
図4フィボナッチシーケンスを計算するプログラムの起動ステップおよびトレーニングステップを示す。
図5フィボナッチ・シーケンス・プログラムの実行および結果を示す。
図6(a)乃至(d)視覚的な有形インタフェースでのさまざまなイベントを示す。
図7視覚的な有形インタフェースでの変換機能呼出しを示す。
図8チェッカ・オブジェクトによって実行される条件付き論理を示す。
図9カウントダウン・ロボット・オブジェクトによって実行される反復を示す。および、
図10歩行ロボット・オブジェクトによって実行される反復を示す。

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