Un mondo in gioco

Electronics & Entertainment –

L’intrattenimento rappresenta oggi un settore di traino per l’innovazione: la realizzazione di applicazioni per l’entertainment impone grosse sfide per i progettisti di componenti e sistemi elettronici, con importanti ricadute in altri settori.

Tradizionalmente erano le tecnologie sviluppate in ambito militare e aerospaziale ad essere usate, in un secondo momento, in altri campi applicativi e a fungere così da traino per l'innovazione. Oggi questo ruolo tocca sempre più a nuove tecnologie, componenti e sistemi, sviluppati originariamente per l'intrattenimento, sia nelle abitazioni, in mobilità o a bordo degli autoveicoli.
La realizzazione delle applicazioni per l'intrattenimento impone grosse sfide per i progettisti di processori, software, componenti wireless, dispositivi microelettromeccanici, componenti analogici, display, microcamere, sensori, attuatori e supporti di storage. Tali applicazioni devono offrire piena interattività, connettività e capacità di visualizzazione avanzate e ottime prestazioni, misurate in termini di esperienza utente. La più grande sfida per i progettisti di soluzioni consumer consiste nell'offrire prestazioni di punta a costi e a consumi contenuti. I dispositivi su semiconduttore devono inoltre funzionare in modo affidabile ed essere facilmente fabbricabili in grossi volumi. Basti pensare che le Playstation 1 e 2 hanno venduto 100 milioni di pezzi ciascuna. Sono stati venduti 3 milioni di console Playstation 3 solo nei primi 6 mesi dal lancio sul mercato. E Sony è già al lavoro per preparare la versione 4 della celebre console. Per queste applicazioni, è essenziale fornire non solo costi contenuti e prestazioni multimediali spinte, ma anche un'elevata affidabilità, dato che eventuali guasti e problemi tecnici potrebbero causare ai produttori dei danni economici ingenti.
A causa del surriscaldamento anomalo dell'hardware e del cattivo funzionamento di alcuni accessori, le console Xbox di Microsoft hanno registrato un calo del 60% nelle vendite durante il secondo trimestre di quest'anno e Microsoft ha dovuto ridurre il prezzo delle proprie console di 50 dollari. La divisione Entertainment and Devices Division del colosso Microsoft ha riportato una perdita operativa di 1,2 miliardi di dollari, e il suo responsabile, Peter Moore, ha dovuto rassegnare le dimissioni lo scorso giugno.
Il successo di siti come YouTube, per la generazione di contenuti generati dagli utenti e dei siti di ambienti virtuali di social networking come SecondLife, evidenzia una necessità crescente di condividere contenuti di diverso tipo in rete. Questi fenomeni emergenti sono stati definiti come “3D Internet”.
Le applicazioni nell'entertainment, riguardando grossi volumi, possono anche decretare il successo o il tramonto di una tecnologia. L'Ipod classic di Apple, lanciato lo scorso settembre, è stato l'unico modello della famiglia iPod ad essere stato accolto molto tiepidamente, vendendo appena 3,1 milioni di pezzi (3,5 milioni sono previsti per il 2008) contro i 26 milioni di pezzi (40 milioni nel 2008) degli iPod nano con 4 o 8 Gbyte di Flash. Ed è l'unico a integrare un micro-hard disk, da 80 o da 160 Gbyte, al posto dei dischi allo stato solido in tecnologia flash. Fino a non molto tempo fa, i micro-hard disk da meno di 2 pollici di diametro erano ritenuti una valida alternativa ai dischi flash in alcune applicazioni consumer, mentre i risultati deludenti riportati con iPod forse decreteranno il tramonto di questa tecnologia in campo consumer.
Gli accordi con le grandi case cinematografiche di Hollywood e con i produttori di videogiochi e di altri contenuti per l'intrattenimento, e persino le decisioni della catena di noleggio video Blockbuster di privilegiare il formato Blu-Ray, sono state fondamentali nel far pendere l'ago della bilancia nell'aspra battaglia fra i formati HD-Dvd e Blu-Ray. Dall'inizio di quest'anno, le vendite dei supporti Blu-Ray rappresentano il 60% dell'intero mercato. Sony spera di avere successo con il proprio formato Blu-Ray, contrariamente a quanto avvenne con il formato per videocassette Betamax, proprio sfruttando la popolarità delle proprie Playstation 3, che sono dotate di supporti ottici ad alta definizione.
Le società sono anche impegnate nello sviluppo di nuove interfacce o nell'adattare le interfacce esistenti per le applicazioni di entertainment. Le popolarissime Playstation 3 integrano le interfacce standard digitali di ultima generazione, come HDMI (High-Definition Multimedia Interface) e le interfacce avanzate di memoria XDR fornite da Rambus.
Si ritiene che il travolgente successo delle nuove console Nintendo Wii sia dovuto in larga parte alla nuova interfaccia, basata sulla tecnologia Mems, che consente di usare la console in modo del tutto intuitivo, come una racchetta da tennis o una mazza da golf. Tale interfaccia integra accelerometri Mems forniti da Analog Devices e da STMicroelectronics. Sarà probabilmente il settore dell'intrattenimento a fungere da volano per la “consumerizzazione” dei Mems. Le applicazioni nel settore consumer consentiranno infatti di ammortizzare i costi di fabbricazione dei Mems e farli passare da una tecnologia di nicchia, con un numero limitato di applicazioni in grossi volumi (come le testine per stampanti e gli airbag), a una tecnologia potenzialmente pervasiva.

Verso il 3D Internet

L'elaborazione di video e grafica ha subito negli ultimi anni uno sviluppo trainato dalle applicazioni emergenti nell'intrattenimento: sono state sviluppate tecniche sofisticate di rendering 3D, per ottenere movimenti più realistici, una qualità delle immagini superiore, oltre alla possibilità di aggiungere effetti cinematografici. Molte applicazioni consumer in futuro richiederanno notevoli risorse di calcolo, non solo per l'elaborazione dei dati tradizionali, ma anche dei contenuti grafici e multimediali.
Ad esempio, Intel sta attualmente lavorando su una tecnologia nota come "ray tracing”, con l'intenzione di sostituire la classica tecnica di raster per il rendering grafico. Usando la potenza di calcolo di due processori quad-core, la tecnica fornisce immagini realistiche in movimento a 100 trame al secondo, con una risoluzione di 1280 x 720 pixel. La stessa tecnica è stata usata negli studi di Hollywood per creare gli effetti speciali di due dei tre film della saga Pirati dei Caraibi.
All'evolversi del cosiddetto “3D Internet”, occorreranno anche nuovi dispositivi per interagire con i computer, come ad esempio mouse 3D, già apparsi in commercio, per muoversi nei mondi virtuali o interfacce aptiche (dal greco apto, che significa tocco), in grado di fornire sensazioni tattili in risposta all'utente. Queste soluzioni potrebbero trovare impiego anche al di fuori del campo dell'intrattenimento. Nel costituiscono un esempio le simulazioni per l'addestramento dei lavoratori e di telemanipolazione, che consente di controllare sistemi robotici da remoto, permettendo di trattare sostanze tossiche o radioattive senza correre il minimo rischio, di esplorare altri pianeti o gli abissi marini avendo la sensazione di essere sul posto, oppure di raggiungere zone del corpo umano in cui è impossibile arrivare per la tradizionale chirurgia.
Oltre alle soluzioni per migliorare l'interazione con i mondi digitali con le nuove interfacce 3D sono necessarie funzioni avanzate per la sicurezza per conquistare la fiducia negli utenti ad effettuare transazioni commerciali in ambienti virtuali, in presenza di avatar. Nessuna azienda è in grado di sviluppare queste tecnologie da sola: di conseguenza è essenziale operare in consorzi e creare un ecosistema di partner.

I mondi virtuali: dall'intrattenimento al business

Lo scorso settembre, in occasione dell'ultima edizione dell'Intel Developer Forum a San Francisco, Justin Rattner, chief technology officer di Intel, ha affermato che in futuro ci dovremo aspettare un ambiente internet virtuale con qualità cinematografica, per nuove forme di intrattenimento, di business e di socializzazione. Questo, secondo Rattner, rappresenta un'opportunità enorme per i produttori di semiconduttori, dato che le nuove applicazioni hanno requisiti di potenza di calcolo in crescita esponenziale. Le prestazioni dei processori sono essenziali per assicurare il realismo delle immagini e della grafica in mondi virtuali come Second Life, nei giochi multiplayer on-line come World of Warcraft, nella creazione di avatar e nella gestione di contenuti definiti dagli utenti.
I mondi virtuali non sono solo spazi di intrattenimento e di socializzazione, ma anche dei veri e propri strumenti professionali. Second Life, ad esempio, ha creato un'economia basata su una valuta virtuale, cui corrispondono dollari reali. Solo da settembre, la popolazione del popolare mondo virtuale è passata da 735.0000 abbonati a oltre 1,3 milioni di abbonati. Amazon sta aprendo dei negozi virtuali su Second Life. E lo scorso settembre, i dipendenti italiani di Ibm hanno anche usato per la prima volta un'isola di Second Life per organizzare uno sciopero virtuale contro la propria società.
Miramar, una tecnologia per la grafica 3D sviluppata inizialmente da Intel, sarà commercializzata dalla società Qwaq, specializzata nella realizzazione di spazi di lavoro virtuali in 3D. L'accordo siglato dalle due società è stato annunciato durante la scorsa edizione dell'Intel Development Forum. La piattaforma consente di visualizzare e di manipolare informazione da parte di un grande numero di utenti, al fine di migliorare la collaborazione all'interno delle aziende, e sarà disponibile l'anno prossimo.
Presso il Polo di Como del Politecnico di Milano, soluzioni grafiche avanzate sono usate per realizzare prototipi virtuali, luoghi virtuali di incontro e persino un laboratorio con strumenti musicali “virtuali”, di cui esiste cioè solo un modello al computer.
I mondi virtuali sono usati anche nel campo dell'e-learning. Un esempio è costituito da Biodigital Systems, una società di New York specializzata nella realizzazione di sistemi di visualizzazione 3D per la simulazione medica, che possono essere usati per l'addestramento degli aspiranti chirurghi. Per rendere queste immagini il più possibile realistiche, occorrerebbe una potenza di calcolo 100 volte superiore rispetto a quelle ad oggi disponibili e una larghezza di banda 100 volte superiore. I mondi virtuali di oggi usano tipicamente il 70% della potenza di calcolo dei computer per la grafica, lasciando poco spazio per le altre funzioni. Di conseguenza, si rendono necessarie nuove architetture di processore in grado di soddisfare questi requisiti.

Nuovi processori e sistemi pensati per l'intrattenimento

I colossi Intel e Amd hanno risposto a questa sfida lanciando diversi processori destinati espressamente all'intrattenimento ed alle applicazioni home cinema. Nel 2006 Intel ha introdotto la piattaforma Viiv, in cooperazione con diverse società di intrattenimento fra cui Aol, DirecTv, Televisa, Google e Eros Entertainment, la società che produce i cosiddetti film di “Bollywood”. La tecnologia Viiv include un insieme di soluzioni hardware e software di Intel, pensate per funzionare nell'ambiente Windows XP Media Center di Microsoft e per le funzioni di intrattenimento. Essa costituisce una piattaforma ibrida “all-in-one” che semplifica il download, l'archiviazione, la visualizzazione e la gestione di qualsiasi tipo di informazioni e di contenuti per l'intrattenimento su Tv, Pv, laptop e terminali mobili. Consente inoltre agli utenti di fruire di servizi on-demand quali film, programmi Tv, musica, giochi e foto virtualmente su qualsiasi schermo.
La piattaforma Pc Amd Live!, annunciata ufficialmente nel gennaio 2006 è pensata anch'essa per l'ambiente Windows XP Media Center Edition. È una soluzione di intrattenimento digitale che e permette di accedere a foto, brani musicali, programmi Tv e film preferiti da qualsiasi luogo tramite dispositivi digitali quali telefoni cellulari, lettori MP3, console di videogiochi, Tv con un set-top box o un lettore Dvd abilitato, in modalità remota direttamente. I contenuti multimediali sono memorizzati su un'unica postazione, ossia sul Pc principale, per semplificarne la distribuzione e la fruizione, che avviene senza rallentarne le prestazioni.
Le nuove soluzioni per l'intrattenimento sono state sviluppate dai due colossi anche grazie ad acquisizioni strategiche.
Intel ha annunciato lo scorso Settembre l'acquisizione di Havok, una società con sede a Dublino che sviluppa software per piattaforme di entertainment, e che ha fornito i tool per la realizzazione di alcuni fra i più popolari videogiochi in commercio, per il social network SecondLife e per gli effetti speciali di film di successo come “Matrix”, "Poseidon," "Troy" e "Kingdom of Heaven”. Amd ha compiuto un'importante acquisizione strategica nel campo dell'entertainment, assorbendo nel 2006 la canadese Ati, specializzata nei chip grafici, per 5,4 miliardi di dollari. Amd e Ati stanno sviluppando la nuova gamma di processori Fusion che combina le funzioni di Cpu e Gpu, e sarà commercializzata tra il 2008 e il 2009. Questo approccio non consentirà solo di ottenere prestazioni superiori ed effetti realistici nella gestione e nella visualizzazione dei contenuti multimediali, per i quali occorrono algoritmi matematici molto complessi, ma anche vantaggi di costi e di consumi. Soprattutto negli ultimi 4 anni, le prestazioni richieste per il video e la grafica sono aumentate enormemente, fino a raggiungere i Gflops (Giga Floating-point Operations Per Second), più tipiche dei supercomputer usati nelle applicazioni scientifiche. Per rispondere a questi requisiti, i sistemi operativi di prossima generazione come Windows Vista sono in grado di sfruttare appieno le risorse delle Gpu (Graphics Processing Unit). L'anno scorso Intel ha annunciato di aver sviluppato il primo processore, con il nome in codice “Polaris”, che integra ben 80 core a 32 bit con clock a 3,1 GHz ed è in grado di fornire prestazioni da un teraflops con un consumo di appena 62 Watt. Il processore da 80 core è stato fabbricato negli stabilimenti Intel in Irlanda in un processo da 65 nm, ed è il risultato del programma di ricerca “Tera-scale computing” di Intel, per realizzare chip che consentiranno ai Pc e ai server di domani di trasferire diverse migliaia di gigabyte di dati al secondo. Ciò garantirà l'accesso a Internet ovunque e la videocomunicazione istantanea, renderà possibili videogiochi ultra-realistici ad alta definizione su PC e palmari e consentirà di ricercare informazioni, video e immagini in database di dimensioni enormi. Pur non avendo piani precisi di lanciare sul mercato i chip da 80 core gli scienziati Intel sono convinti che fra 5-10 anni sarà possibile realizzare chip commerciali con diverse decine di core. L'esempio più eclatante di dispositivo realizzato ad hoc per le applicazioni nell'intrattenimento, ma con importanti ricadute in altri settori, è forse dato dal Cell Broadband Engine (comunemente noto come Cell Pocessor), sviluppato congiuntamente da Ibm, Sony e Toshiba. Il Cell Processor è un potente processore costituito da 8 core o Synergistic Processing Element da 3,2 GHz, ed è fabbricato in un processo avanzato da 65 nm; la migrazione verso i 45 nm è prevista nel 2008.

Le ripercussioni in altri settori

Secondo Ibm, il Cell Processor troverà applicazione anche nell'imaging medicale, in campo aerospaziale, militare e nelle comunicazioni, per l'esplorazione di nuovi giacimenti di petrolio e gas, per le analisi finanziarie e per altre applicazioni dell'Hpc (High Performance Computing). “Big Blue” ha annunciato di recente la donazione di un supercomputer all'Università del Maryland, costituito da 24 Cell Processor, che sarà usato per la previsione degli uragani e per l'analisi del fenomeno del riscaldamento globale. Lo scorso marzo Ibm ha annunciato un progetto, portato avanti in collaborazione con la brasiliana Hoplon Infotainment, una società specializzata nei vigeogiochi on-line multiplayer, con lo scopo di supportare applicazioni “virtuali” di prossima generazione, come l'Internet 3D, usando il Cell Broadband Engine nei mainframe Ibm System z. Il progetto intende creare un ambiente in grado di gestire, senza alcuna penalizzazione nelle prestazioni, applicazioni ad alta intensità di calcolo come ambienti di realtà virtuale, mappe 3D, negozi e sale riunioni virtuali in 3D, ambienti collaborativi e archivi dati evoluti. In occasione del Ceatec (Combined Exhibition of Advanced Technologies), che si è tenuto dal 2 al 6 Ottobre in Giappone, Toshiba ha annunciato un nuovo processore, SpursEngine, che usa l'architettura Cell Broadband Engine, adottata inizialmente per le Playstation 3. Il dispositivo è stato progettato per funzionare come un co-processore per la gestione di funzioni video e di altri task complessi nei computer. Fra le applicazioni rese possibili dal nuovo dipositivo figurano il riconoscimento dei gesti per sostituire altre interfacce, come le tastiere, nei controlli remoti. Le Playstation 3 sono usate nel progetto Folding@home, portato avanti dall'Università di Stanford per mettere a disposizioni enormi capacità di calcolo date da più computer messi in rete, al fine di studiare le proprietà delle molecole e delle proteine e di trovare possibili cure all'Alzheimer, al morbo di Parkinson e al cancro. Le Playstation 3 sono in grado di fornire prestazioni prima possibili solo con i supercomputer. Circa 250.000 console connesse in rete hanno fornito 400 Teraflop dei 700 Teraflop usati per i calcoli scientifici. Un gruppo di ricercatori dell'Università della California ha addirittura usato 3 console Playstation 3 connesse in rete per consentire a un robot di riconoscere oggetti in tempo reale. Insieme, le console hanno messo a disposizione una potenza di calcolo 140 volte superiore rispetto a quella di un normale Pc.

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