Vědecká práce a Windows Phone

Chtěli bychom se s vámi podělit o zajímavou dizertační práci Jirky Danihelky, který se v rámci výzkumu soustředil na počítačovou grafiku na mobilních platformách, konkrétně Windows. Kromě obyčejného odkazu ke stažení nám k práci sepsal i takové průvodní slovo. Pokud vás toto téma zajímá, určitě nahlédněte.

Martin

Vývoj pro Microsoft technologie sleduji již od roku 2001, kdy mě velmi zaujala tehdejší novinka v podobě programovacího jazyka C#. Během studia na vysoké škole (Matfyzu) jsem se dále věnoval mobilním technologiím a počítačové grafice. Když jsem se pak rozhodl zahájit doktorské studium na Katedře počítačové grafiky a interakce FEL ČVUT, rozhodl jsem se všechno spojit a jako téma závěrečné dizertační práce jsem si zvolil počítačovou grafiku na mobilních platformách se zaměřením na Windows, který tehdy ještě měl přívlastek „Mobile 6“.

S platformou Windows Phone se ve vědeckých kruzích nesetkáme příliš často. Pro síťový výzkum se nejčastěji používá Android, protože je open-source a umožňuje psaní vlastních ovladačů pro bezdrátové sítě. Pro testování uživatelského rozhraní aplikací se nejčastěji používá iPhone, jelikož je celkem rozšířený mezi uživateli a platforma není roztříštěná. Já však mobilní Windows pojal jako výhodu, kterou se odliším od ostatních výzkumníků. Dále jsem se snažil odlišit i použitím formálních matematických důkazů pro ověření správnosti výsledků namísto v oboru obvyklého uživatelského testování.

Zpočátku se mi v publikování vědeckých výsledků příliš nedařilo. Recenzenti konferencí požadovali lepší vysvětlení, v čem je počítačová grafika na smartphonech jiná od stolních počítačů, aby mohla být považována za něco nového a objevného. Optimalizaci na nízkou spotřebu baterie a datových přenosů nepovažovali za dostatečnou. Naštěstí se situace zlepšila s prudkým rozvojem cloudových služeb. Ve své další vědecké práci jsem se zaměřil právě na distribuovaná grafická řešení pro mobilní aplikace, kde se část počítá na telefonu (případně na více telefonech) a část na serveru v cloudu. Pak už byli recenzenti spokojeni a mě se podařilo publikovat celkem 15 článků do časopisů a sborníků vědeckých konferencí (viz strana 123 v dizertační práci). Podle distribuovaných architektur jsem také svoji dizertační práci pojmenoval jako „Distributed Mobile Graphics“. Chvíle však nebyly vždy jen radostné a musel jsem překonat i mnoho problému, třeba když platforma Windows Phone prošla několikanásobným restartem a já musel přepisovat svoje dosavadní implementační výsledky do nového frameworku.

V prvních letech doktorátu jsem se věnoval vývoji nových řešení pro animaci lidské hlavy na obrazovce telefonu s rozpoznáváním a syntézou hlasu (podrobnosti naleznete v kapitolách 2 až 4). Tušil jsem, že hlasové asistentky se v budoucnu stanou důležitou součástí telefonů, což se po příchodu Siri a později i Cortany potvrdilo. Vytvořil jsem několik algoritmů pro snížení hardwarových nároků vykreslování obličeje (podrobně v kapitole 3), a také jsem se zabýval, jak optimálně rozdělit úlohy pro zpracování dotazu mezi telefon a cloudové služby (podrobně v kapitole 4).

S příchodem výkonnějšího hardwaru jsem se mohl věnovat i náročnějším scénářům. Zkoušel jsem na telefonech zobrazovat budovy i celá města (popsáno kapitolách 6 a 7). Vytvořil jsem k tomu algoritmy, které sledují, kterým směrem se uživatel dívá, a vykreslují pouze ty části města, které jsou vidět. Nezobrazované části města se díky algoritmům a cloudové službě dokonce nemusejí ani ukládat v paměti telefonu (podrobně v kapitole 7).

Poslední rok výzkumné práce jsem strávil na univerzitě ETH v Curychu, kde jsem vytvářel systém pro kooperativní streamování videa pomocí Bluetooth. Šlo o systém, který najde využití, pokud několik telefonů chce streamovat stejné video. Přes datové spojení si každý telefon stáhne jenom jeho část a zbytek si vymění s ostatními telefony přes Bluetooth (podrobnosti najdete v kapitole 5). Výrazně tím tak ušetří množství stažených dat nejenom v případě videa, ale třeba i pro aktualizace aplikací.

Za podporu během doktorského studia bych chtěl poděkovat jednak českému Microsoftu, ale také i nadnárodní divizi Microsoft Research, která v České republice zatím pobočku nemá. Hodně mi pomohlo zejména, když jsem vstoupil do programu Microsoft Student Partners (MSP) a dostal se tak do výtečné komunity podobně smýšlejících mladých lidí.

Obhajoba proběhla úspěšně v polovině prosince, pro obhájení byli v tajné volbě všichni členové komise. Dizertační práci si můžete zdarma stáhnout na webu univerzity.

Publikování článků o mobilních technologiích tím pro mě rozhodně nekončí. V posledních měsících se věnuji psaní technických článků o fitness náramku Microsoft Band 2 buď zde na MSDN blogu nebo na serveru Smartmania. Určitě v tom budu i nadále pokračovat.

Jiří Danihelka PhD, MSP, MCSD