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手機2015-01-20 23:51

實體玩具與平板電腦能迸出怎樣的火花?深度專訪台灣新創團隊 GaussToys 樂磁玩趣

(GNN 記者 Jerry 報導)

  在智慧型手機被發明之前,相信許多玩家的童年應該都是在玩具堆裡度過的。在那個時代,只要是會動的機器人、玩偶或是積木,都可以快速吸引小朋友的目光,就算是把玩一整天也不會累。現在玩具雖然仍具有一定的市場份量,但卻漸漸被擁有絢麗畫面的平板或手機裝置所取代。
 

 

  儘管如此,但平板或智慧型手機已經不可否認地成為未來趨勢,若是能夠把玩具與這些裝置結合在一起的話,會迸出怎麼樣的火花呢?台灣團隊 GaussToys 樂磁玩趣目前在做的研究,就是基於平板裝置上的一套實體玩具系統,玩家將可以利用各式各樣使用磁鐵打造的玩具來與平板電腦進行互動,讓互動科技拉近人與電腦之間的距離。
 

 

  今天 GNN 所帶來的專題報導,特別採訪到樂磁玩趣創辦人之一的梁容豪,他與雷亞遊戲執行長游名揚均出自於台灣大學資訊網路與多媒體研究所,並已完成博士學位。梁容豪近年來致力於人機互動(HCI)中實體與穿戴式電腦使用者介面相關研究,特別專精於可攜式螢幕上之實體互動技術。
 

 

玩具 x 平板電腦 = GaussToys

 
  梁容豪透露,當初之所以想要展開這樣的一個專案研究計畫,是因為他的母親是位保姆,因此常常有機會觀察小朋友的行為。他指出傳統的玩具如積木、小玩偶在三度空間玩起來都很直覺,不需要太多的教學就可以讓小孩子玩上一整天!
 
  而現在流行的平板電腦,雖然聲光效果佳,容易吸引小孩子的目光,但由於輸入裝置的限制只能透過觸控來進行操作,因此很多時候遊戲的遊玩方法也不直覺,體驗太過扁平,因此便萌生想要將玩具與平板電腦結合的想法,而這也促使他展開了一系列的研究,看看要怎麼把實體玩具的體驗帶到平板電腦,這便是 GaussToys 的誕生契機。
 
  • GaussToys 的誕生契機,是因為想要把玩玩具的感覺重新帶回平板電腦

藉由磁場、磁力 打造如同魔術般的遊玩體驗

 
  GaussToys 的技術核心,是一塊名為 GaussSense 的感測底板,主要是作為磁場的攝影機,這個有些類似保護殼的裝置,可以讓平板電腦觀測到附近的磁場分布。
 

 

  而要產生磁場的話,當然就是得靠磁鐵了。梁容豪指出,永久磁鐵的好處在於不用電也可以產生磁場,同時一塊永久磁鐵可以產生的磁場也非常均勻,提供很好的訊號源,因此綜合上述因素,「磁鐵」便成為 GaussToys 打造實體玩具的重要材料。
 
  • 使用磁鐵打造的部分玩具成品

  透過一些技術上的設計,團隊成功讓 GaussToys 玩具上的磁場,可以呈現出容易被感測底板偵測到的形狀!如此一來,平板裝置便能辨識出平板電腦上方這些磁鐵玩具,它在三維立體空間的各項數據資訊。這也意味著,當玩家拿著玩具在上方旋轉、傾斜或移動時,都可以透過數據分析來讓解讀出來。
 
  • GaussToys 的核心就是這塊感測底板,若是把它接上電腦,隔著電腦螢幕也可以抓到磁鐵磁場的各項數據資料

 

  就目前來說,GaussToys 已開發出來的玩具共有三種不同的種類,以下將為玩家進行介紹:

 

將磁鐵包裝成玩具的 GaussBits

 
  藉由將磁鐵嵌入塑膠玩具中,可以讓小朋友產生代入感。這些玩具可以透過各種生動的形式呈現,例如魚或是飛機,相關衍生出的遊戲方式包括射飛機,或是煎魚烹飪遊戲等等。

 

  • 這張圖代表了磁鐵在各種翻轉角度下,感測底板偵測到的磁場形狀
    藉由偵測到這些準確的數據,程式就可以因應磁鐵玩具拿在手上把玩時的各種狀態去設計遊戲互動機制

 

可自由發揮想像力創作的合體磁鐵積木 GaussBricks

 
  如同樂高一樣,GaussBricks 可以讓玩家自由組合成任何形狀,例如貓咪,或是長頸鹿。此外 GaussBricks 也可以接上感應器,讓玩家在觸摸磁鐵玩具時,螢幕中的物件也會感測到。
 

 

  在下方的展示影片中,玩家可以看到示範者將 GaussBricks 組合成貓的形狀,這時若是撫摸牠的背,牠會產生舒服的表情,但若是捏牠的尾巴,則會顯露出厭惡的表情。
 

 

 

使用隔磁材質打造的磁鐵棋子 GaussStones

 

  若是再進階一點,GaussStones 可以讓玩家進行棋盤遊戲。由於每個小棋子內含隔磁材料,多個棋子可以穩定地放在螢幕上,不會互相吸引。又由於每個小棋子內涵磁鐵的磁場形狀都不一樣,因此裝置也可以順利辨識出每個玩具的 ID 是什麼,有了這樣的技術,要在平板上玩實體桌遊或象棋,都不再是遙不可及的夢想。
 
  • 若是把裝有磁鐵的棋子 GaussStones 放在平板電腦上,則感測底板可以識別每個棋子的磁場分布
    進而識別出它們各別代表的 ID,這項應用可以衍生出很多桌上遊戲的相關玩法

 
  對於平板電腦,原本玩家只能透過點擊、滑動螢幕來與裝置溝通,但這項技術的實現,則讓 GaussToys  團隊得以發明更多與平板電腦溝通的技術,玩家可以隨意抓著玩具在平板裝置上方移動,玩法變得非常豐富。
 

GaussToys 未來有著什麼樣的願景?

 
  談到對於這項技術未來發展的願景,梁容豪認為這個問題可以分成「硬體」與「軟體」這兩大部分來討論。
 

將技術延伸至環境中的各個角落

 
  就硬體的部份來說,現在 GaussToys 所做的保護殼是一個較為容易推廣的形式,玩家使用自己現有的裝置就可以玩了。而未來團隊希望可以將這個感測底板,打造成更多不同的形式,例如做成一片薄膜貼在螢幕背後,又或著硬體製造商對於這個技術有興趣,他們也可以在商品製造的過程中就把相關的感測裝置植入。
 

 

  梁容豪表示,未來希望可以把這項技術大量普及到平板電腦、筆電,甚至是環境中的各種裝置,這樣一來即使看不到這塊裝置的存在,但卻可以抓著實體物品來跟電腦互動。
 

這塊感測底板也可以結合觸控筆,讓玩家可以在電腦螢幕或行動裝置上記錄筆記

透過軟體實現更多可能性

 
  梁容豪表示,團隊經過多年的努力研發出這個技術,因此不希望只將它留在實驗室,未來將開放 GaussSense 感測底板的原始電路設計供非商業用途使用,開發者可以自由修改這項設計來打造更多應用。除此之外,團隊也將提供軟體開發套件以及製造技術支援,希望可以吸引更多開發者共同來打造更多應用內容。
 
  • 梁容豪去年在 TEDxTaipei 2014 的演講照片

  梁容豪指出,這些應用不僅僅只有豐富了遊玩遊戲的方法,同時也可以被應用在教育、學習,以及復健醫療等方面。他期待這個媒介材料不只是一個新的技術,而是可以作為未來發展應用時的一個載具。

 


 
  透過以上的篇幅,相信玩家看到這裡,應該會對於 GaussToys 的現況與未來發展有著一定程度的了解。然而梁容豪在研發這項技術時碰到了哪些困難,又他個人是如何從一名學業成績中下的大學生,蛻變為一名科技研究者,以下將帶來與梁容豪的 Q & A 訪談內容。
 

 

GNN:可否分享一些開發過程中遭遇到的困難案例?
 
梁容豪:現在的研究成果看起來直覺簡單,但開發的過程其實並非一帆風順。磁鐵是有些有趣的地方,像是磁場具有超距力與穿透力,但也有很多麻煩的地方,例如若是把一堆磁鐵吸在一起,就會是一團亂。
 
 
  要克服這些困難,不僅僅只能靠電腦程式分析,有些靠程式跟運算無法解決的問題,就要從材質的特性下去思考。例如團隊當初在設計磁鐵磚塊 GaussBricks 的時候,就花了許多時間思考要如何分析磁場相吸在一起所產生的複雜磁場,來解析磚塊拼成的幾何形狀,然而最後卻發現,只要利用硬殼把同極的磁鐵以固定的距離並排在一起,就能夠大幅簡化演算法的複雜度。我們利用傳統資訊工程工具解決問題,卻又跳脫傳統資訊工程的思維來思考,正是這個計畫的特別之處。
 
GNN:那後來你們是怎麼解決絕緣的材質問題呢?
 
梁容豪:這件事情其實困擾了我們很久。我們翻閱了許多教科書與研究論文,甚至也請教了許多製造磁鐵的廠商,但是並沒有發現很好的解決辦法。
 
  • 這些包覆絕緣材質的棋子,都是團隊成員自行製作設計圖,利用機器切割出來並自行組裝而成

  然而契機是發生一次偶然的觀察中,我們把 GaussSense 放在白板背後,偵測吸附在白板上的磁鐵,發覺磁場竟然沒有透過去,因此開始從這個觀察著手思考解決問題的方式。開發 GaussToys 的過程,就是不斷地觀察歸納問題,再不斷嘗試各種解決方案。
 
GNN:可否談談團隊的分工方式?
 
梁容豪:最早這個專案是由我和我在台大網媒所的指導教授陳炳宇教授和中央研究院的楊得年老師討論後,初期以個人研究的模式執行,但過程並不順利,連續被國際會議退稿了四次,都快把這個研究收進抽屜了,幸好兩位老師們還是非常支持這個研究,計畫也得以延續。直到之後有機會組成了一個結合工程與設計專長的跨領域的團隊,展開多工合作之後,我們在計畫執行的第三年開始有了突飛猛進的進展,目前為止已經連續投上了六篇 ACM 國際頂尖會議論文。若是當初沒有兩位老師以及這個跨領域團隊的支持,GaussToys 很可能不會成功。
 
  • GaussToys 團隊先前與台大校長的合影

GNN:可否談談你個人的學經歷?
 
梁容豪:我大學念的是私立長庚大學,那時我對念書一點興趣也沒有,甚至念到差點被二一。還好在社團活動練就了一些雜學,培養了一些平面設計和音樂相關的素養。大學專題跟李春良老師做有關使用者介面的題目,組隊參加全國電信大賽得了佳作後,也覺得自己好像沒有這麼差嘛,因此後來畢業後,很強烈地想要拼一次,閉關準備一年後,順利地考上台大電機研究所。
 
  進入台大電機研究所的兩個月後,手邊的研究題目卻沒有辦法讓我樂在其中。有次在網路上搜尋到一個和我名字很像的老師,他是台科大工商業設計系的教授梁容輝。梁老師讓我每週去參加他們研究小組討論,我也定期去找他激盪了一些想法,因此打下後續做研究的底子,也結識了當年正在念博士班的 livehouse.in 總監鄭鎧尹。我們一起在實驗室偷偷進行有關觸控書桌的 HCI 研究,還不小心投上了一篇 ACM 頂尖論文,讓我順利從台大電機所畢業,還因此不小心走上做研究這條路。整個歷程其實還滿曲折離奇的
 

梁容豪所參與,有關觸控書桌的研究展示影片

  在學界的好處,在於大膽嘗試的那份自由。我的指導教授也給我有很大的想像空間可以發揮。當想像空間拉大之後,在搭配加上實踐理論的高度執行力,就有機會化不可能為可能。回過頭來看這段過程,我一直都很專注在磁性實體互動介面這個題目。「專心」也許是讓我可以在很短時間內完成博士班學業的最大因素。
 

茶几殺手也是梁容豪先前參與過的研究項目,把打地鼠的遊戲體驗帶到家裡的客廳!

GNN:遊戲業界對於  GaussToys 抱持怎麼樣的態度?
 
梁容豪:普遍來說都覺得新奇有趣,但也認為現階段要推廣是個問題。目前接觸的廠商大多有想做類似桌遊或是電子書的相關應用,或是應用在展場作為商品展示用途。
 
  缺乏內容是我們現在面臨較大的問題,但這部分可預期地會在未來使用者套件(API)開放之後獲得改善。
 

 

GNN:消費者淘汰手上智慧型裝置的速度相當快,這是否意味者每次更新裝置都要重新購買一次感測底板?
 
梁容豪:我們會盡量做到讓感測底板能夠向下相容,例如原本讓 10 吋平板 使用的感測底板,可以藉由框架使其相容於尺寸較小的 7 吋平板。另外 GaussToys 目前雖然主要都是以 iPad 來進行示範操作,但其實我們也有針對 Android 裝置進行研發,不過 Android 平板的產品數量眾多,要正式推出對應的版本可能會花費較多的時間。
 

 

GNN:這項技術有考慮應用在其他裝置上嗎?例如大型遊戲機台?
 
梁容豪:我們也有做大型的感測底板,但還有一些技術要去克服,且我們的時間和資源也有限。目前我們還是想先從較大的市場來著手。
 
  • 整體來說,GaussToys 就是希望把實體跟虛擬做更好的整合

 
GNN:你本身是個創業家,那麼你覺得目前台灣的創業環境比起中國或歐美其他國家,有著什麼樣根本上的差異?
 
梁容豪:台灣現在有很多創業比賽,例如龍騰微笑創業競賽,或是科技部舉辦的創新創業激勵計畫等等,都提供優渥的獎金作為誘因,可以作為創業者前期的補助。但若希望台灣團隊能夠走向更大的國際市場,像是中國或歐美,政府對於新創團隊在外銷上的協助希望能夠更加積極,讓我們能夠在更公平的起跑線上與世界競爭。整體來說,我認為台灣的創業環境和風氣是越來越好的。
 

 

GNN:感謝你百忙之中接受訪問。
 

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