Välillä älypuhelimet voivat olla hämmästyttävän typeriä. Ajatellaanpa esimerkiksi sitä, että toimistossa on omiin työtehtäviinsä keskittyviä työntekijöitä. Yhtäkkiä hiljaisuuden rikkoo äänekäs popmusiikki, vaikka puhelimen haltija sattuu olemaan tupakkatauolla. Pöydälle jätetty puhelin värisee, liikkuu pöydän reunaa kohti, joten kollega joutuu nousemaan ylös ja sieppaamaan laitteen ennen kuin se putoaa lattialle.

Älypuhelin pitää sisällään useita antureita, jotka pystyvät aistimaan laitteen ympäristöä. Näihin kuuluvat läheisyysanturi, ympäröivän valon anturi, kiihtyvyysanturi ja mikrofoni.

Tällä hetkellä jokainen anturi on valjastettu yhden toiminnon käyttöön, eikä sitä yleensä käytetään mihinkään muuhun. Tulevien puheluiden, viestien, sähköpostien ja erilaisten hälytysten ja muiden ilmoitusten toimintaa gaittaa tämä anturien erilliskäyttö.

Ilmoitukset voisivat olla älykkäitä eli ne voisivat sovittautua kuhunkin toimintaympäristöön. Nyt ne eivät ole älykkäitä, joten puhelin saattaa soida täydellä voimakkuudella väristen, vaikkei toimistossa ole ketään.

Anturisyötteiden yhdistämisellä voidaan tuottaa kokonaiskuva toimintaympäristöstä ja ilmoitukset voidaan sovittaa tähän ympäristöön. Tässä artikkelissa kuvataan laite- ja ohjelmistokehystä älykkäiden ilmoitusten toteuttamiseksi. Siinä lähdetään liikkeelle olemassaolevista anturitoiminnoista, joita laajennetaan niin että käyttäjäkokemus paranee minimaalisilla muutoksilla laitteen perussuunnitteluun.

Tuntuu tietysti hieman oudolta, että älypuhelin toimii niin typerästi kuin alun esimerkki kuvaa. Yleensähän älypuhelin on hyvin tietoinen ympäristöstään.

Vaaditaan kuitenkin lisäkomponentteja ja huolellisesti harkittua anturisyötteiden yhdistämistä, jotta älypuhelin saadaan automaattisesti tuottamaan sopivia, älykkäitä ilmoituksia. Tässä artikkelissa kuvataan, miten laitteessa jo olevia antureita voidaan hyödyntää kasvattamaan sen ilmoitusten älykkyyttä.

Laaja valikoima antureita

Älypuhelimessa on jo valmiina useita antureita. Osa niistä tukee suoraan älykkäiden ilmoitusten tuottamista:
- Näyttöön integroitu läheisyysanturi havaitsee, milloin puhelinta pidetään käyttäjän korvan lähellä. Sen avulla näyttö ja sen kosketusominaisuus voidaan sammuttaa.
- Ympäröivän valon anturi auttaa järjestelmää säätämään näytön kirkkautta suhteessa ympäröivään valoon. Edistyneet anturit kuten ams:n TMD3782x yhdistävät digitaalisen värin aistimisen läheisyyden aistimiseen, mikä mahdollistaa näytön toiminnan tarkemman hallinnan.
- Kiihtyvyysanturi määrittää näytön suunnan, jotta näytön sisältö voidaan asettaa joko pysty- tai vaakasuorasti ruudulle.
- Mikrofoni voi aistia ympäröivän äänen voimakkuutta.

Tällä hetkellä jokainen anturi on varattu yhtä toimintoa varten, eikä niitä yleensä käytetä mihinkään muuhun. Ainoa poikkeus on kiihtyvyysanturi, jota käytetään pelisovelluksissa käyttöliittymän tukemiseen.

Osittainen tietoisuus ympäristöstä

Älypuhelimen anturivalikoima tarjoaa jo nyt osittaisen tuen älykkäille ilmoituksille, kuten tuleville puheluille, viesteille ja sähköposteille. Laitteen ympäröivän valon anturi ja kiihtyvyysanturi voivat aistia, onko laite paikallaan ja kirkkaassa ympäristössä (joko auringonvalossa tai toimistossa). Tämä tarkoittaa, ettei puhelin ole käyttäjänsä mukana, sillä taskussa ympäröivän valon anturi ei aistisi valoa. Tämän tiedon perusteella värinätoiminto voidaan automaattisesti ottaa pois käytöstä.

Ilmoitukset voidaan kuitenkin tehdä paljon tätä älykkäämmiksi muutaman lisäkomponentin avulla. Esimerkiksi ympäröivän valon anturi ei voi toimia, jos laite on väärin päin pöydällä. Jotta älypuhelin ”näkisi” molempiin suuntiin, se tarvitsee kaksi erillistä ympäröivän valon anturia, toisen etu- ja toisen takapuolelle. Sen jälkeen laite voi käyttää ympäröivää valoa kaikissa asennoissa.

Sama pätee läheisyysanturiin: laitteen takapuolelle tarvitaan toinen anturi. Ams:n TMD277xx-sarjan moduulit yhdistävät läheisyys- ja ympäröivän valon anturin, joten tarvitaan vain yksi ylimääräinen komponentti laitteen takapuolelle. Jos käytetään väri/läheisyysanturia, voi anturi mitata ympäröivän valon värilämpötilaa, jolloin se erottaa ollaanko keinovalossa sisätiloissa vai ulkona auringonvalossa.

Älykkäät ilmoitukset vaativat informaatiota myös ympäröivästä kohinasta. Tämä edellyttää syötteitä mikrofonista yhdistettynä digitaaliseen signaalinprosessointiin, jotta äänen voimakkuus laitteen lähistöllä voidaan määritellä. Mikrofonin tuottaman amplitudin muunnos kohina-arvoksi voidaan tehdä dedikoidussa anturiliitännässä, jolloin laitteen isäntäprosessorin laskentaresursseja ei tarvitse käyttää.

Viimeinen älykkäiden ilmoitusten edellyttämä komponentti on ympäröivän lämpötilan anturi. PT100-resistorin kaltainen lämpötilaa aistiva komponentti voi signaaliprosessoinnin avulla saada laite määrittelemään ympäröivän ilman lämpötila (sen paikka piirilevyllä pitäisi valita niin, että laitteen itse tuottaman lämmn vaikutus olisi mahdollisimman pieni). Lämpötilamittauksen absoluuttinen tarkkuus ei ole niin tärkeää, sillä sen on tarkoitus vain selvittää, onko laite käyttäjän vartalon vieressä.

Nämä erilaiset anturisyötteet voidaan yhdistää muodostamaan tarkka näkymä älypuhelimen ympäristöstä silloin, kun käyttäjälle pitää antaa jokin ilmoitus (ks. kuva 1). Toisin sanoen eri mittausten pitää syöttää yhtä algoritmia, joka valitsee yhden mahdollisista ympäristöistä, joilla kaikilla on omat luonteenpiirteensä ja määritykset ilmoituksille.

Kuva 1. Erilaisista anturisyötteistä voidaan muodostaa kuva kulloisestakin ympäristöstä.

Kuinka yhdistää eri anturien informaatio

Kuten artikkelin alussa kuvattu tilanne osoitti, jo pelkkä äänianturi olisi yksinään ilmaissut, että älypuhelin on hiljaisessa ympäristössä. Älykäs algoritmi olisi sen perusteella osannut hiljentää ilmoituksen äänenvoimakkuutta. Lisäksi etu- ja takapuolen läheisyysanturien yhteisinformaatio olisi kertonut, että puhelin makaa lähes varmasti työpöydällä tai muulla tasaisella pinnalla. Puhelin voisi käyttää tätä informaatiota ottamaan värinän pois käytöstä, sillä sitä ei tällaisessa tilanteessa tarvita.

Kuten tämä esimerkki osoittaa, anturisyötteiden yhdistelmä auttaa laitetta aistimaan ympäristönsä tarkasti ja tekemään sen perusteella älykkäitä päätöksiä siitä, millaisia ilmoituksia kussakin tilanteessa on sopivaa antaa.

Tätä toimintaperiaatetta voidaan laajentaa niin, että määritellään joitakin tyypillisia skenaarioita, joita varten luodaan tietynlainen profiili. Profiili helpottaisi laitetta päättämään, miten käyttäjälle annetaan ilmoituksia. Esimerkiksi:
- Profiili ”käyttäjän taskussa” saisi laitteen värisemään.
- Profiili ”laukussa, liikkeessä” saisi laitteen hälyttämään kovemmalla äänenvoimakkuudella.
- Profiili ”pöydällä hiljaisessa huoneessa” pienentäisi hälytysten äänenvoimakkuutta.

Prosessikaavio kuvassa 2 esittää päättelyketjua, jonka avulla anturiyhdistelmä auttaisi erottamaan seitsemän eri profiilin välillä. Sarjaa kiihtyvyysanturin mittauksia voitaisiin käyttää päättelemään, onko älypuhelin liikkeessä vai ei. Lämpötilan-anturin tiedon perusteella selviää, onko laite käyttäjän läheisyydessä vai ei. Ympäröivän valon anturi pystyy erottelemaan, onko laite ulkona vai sisällä keinovalossa (yli 2000 luxin lukema tarkoittaa, että ollaan ulkona), vaiko jossakin pimeässä ympäristössä kuten laukussa tai taskussa.

Kuva 2. Päättelyketju, jolla sopivin ilmoitusprofiili valitaan.

Käyttäjän konfigurointi ja itseoppiminen

Älypuhelimen päättelyketju voidaan laitteen ominaisuuksien ansiosta tehdä käyttäjän konfiguroitavaksi. Käytännössä tämä tietenkin toisi mukanaan monimutkaisuutta ja moni käyttäjä varmaan pitäytyisi oletusprofiileissa.

Itseoppiva algoritmi voisi kuitenkin selvästi parantaa käyttäjäkokemusta. Algoritmin oletustila pitää sisällään yksinkertaisen päättelyketjun ja ennalta määritellyn joukon ilmoitusprofiileja. Näitä sääntöjä voitaisiin kuitenkin automaattisesti muokata käyttäjän palautteen ja käyttäytymisen perusteella.

Jos käyttäjällä on esimerkiksi tapana laittaa puhelimensa vain värinälle tietyissä tilanteissa, laite voisi automaattisesti lisätä tämän muutoksen vakioprofiiliin. Näin tekemällä käyttäjästä tuntuu ajan myötä siltä, että laite odottaa ja ymmärtää hänen käyttäytymistään. Tietenkin tämä sovittaminen täytyy toteuttaa varovasti, jotta ei tulkita väärin pientä määrää satunnaisia tapahtumia.

Kohti parempaa käyttäjäkokemusta

Älypuhelimessa on jo valmiina laaja valikoima antureita, jotka ovat tietoisia laitteen ympäristöstä. Tällä hetkellä ne toimivat toisistaan erillään. Mikäli niiden mittauksia yhdisteltäisiin, puhelin oppisi aistimaan kokonaisia ympäristöjä, mihin yksittäinen anturi ei yksinään kykene. Kun tämä yhdistetään ohjelmistossa toteutettuun päätöksentekoon, älypuhelimen anturikokoelma voi tavallaan matkia ihmisen käyttäytymistä, jossa useista anturisyötteistä tehdään älykkäitä päätöksiä erilaisissa ympäristöissä.

Tuloksena on luonnollisempi, miellyttävämpi ja nautittavampi kokemus käyttäjälle - ja kaikille niille, jotka jakavat käyttäjän kanssa saman elin- tai työskentelytilan.