پاورقی دنباله‌دار کتاب «یگانه دستگاه: تاریخچه مخفی آیفون» (فصل نهم/بخش دوم)
ژیروسکوپ تنها یکی از چندین حسگری است که در تلفن همراه شما تعبیه شده تا برای تلفن‌تان مشخص کند که در جهان واقعی، دقیقاً چه اتفاقی دارد برایش می‌افتد و چطور در حال حرکت است تا تلفن شما، بتواند به بهترین نحو به محیط اطراف خود واکنش نشان دهد. بعضی از کارهای جادویی و عجیب‌وغریبی که از آیفون سر می‌زند، دقیقاً زیر سر وجود همین حسگرهاست. مثلاً به کمک همین حسگرهاست که آیفون می‌فهمد وقتی آن را بلند می‌کنید و نزدیک گوش‌تان می‌برید، چه رفتاری باید نشان بدهد و با همین حسگرها، می‌فهمد وقتی آن را افقی می‌گیرید یا به داخل محیطی تاریک می‌برید، چه کار باید بکند.
آیفون به‌خوبی می‌تواند جای خود را در دنیا پیدا کند و بفهمد الآن در چه موقعیتی قرار دارد و علی‌الخصوص می‌فهمد که نسبت به شخص شما، یعنی کاربر آیفون، چه رفتاری باید نشان بدهد. برای اینکه بفهمیم آیفون چطور این چیزها را می‌داند، باید سری بزنیم به مهم‌ترین حسگرهای تعبیه‌شده در این یگانه‌دستگاه و دو تراشه‌ی مخصوص موقعیت‌یابی آن را با همدیگر بررسی کنیم.
آیفون به‌خوبی می‌تواند جای خود را در دنیا پیدا کند و بفهمد الآن در چه موقعیتی قرار دارد.
وقتی از اولین دستگاه آیفون رونمایی شد، این تلفن همراه تنها سه حسگر داشت؛ البته حسگر دوربین آیفون را جزو این سه حسگر به‌حساب نیاورده‌ایم. یکی از این سه حسگر شتاب‌سنج آیفون بود، دیگری حسگر مجاورتی بود و سومی، حسگر مخصوص سنجش نور محیطی. شرکت اپل در نخستین اعلان مطبوعاتی که برای آیفون منتشر کرد، کارآیی‌ها و موارد استفاده‌ی هر یک از این سه حسگر را به تفصیل شرح داد.
شتاب‌سنج
اعضای گروه رسانه‌ای اپل در سال ۲۰۰۷ در یادداشتی که برای مطبوعات منتشر کردند، چنین نوشتند: «حسگر شتاب‌سنج آیفون تشخیص می‌دهد که چه زمان کاربر تلفن خود را از حالت عمودی، به حالت افقی در آورده است و بعد، به‌صورت خودکار آنچه را که روی نمایشگر نقش بسته، بر اساس حالت صفحه، تغییر می‌دهد. این‌گونه کاربر می‌تواند بلافاصله تمام محتویات صفحه‌ی اینترنتی را یکجا ببیند و عکسی را که در حال تماشای آن بوده، در حالت درست و افقی عکس واقعی، مشاهده کند.»
اینکه تلفن همراه بفهمد کاربر آن را چطور در دست گرفته و متناسب با آن وضعیت، تغییر حالت بدهد، ویژگی بسیار ظریف و جذابی بود و شرکت اپل هم آن را به بهترین نحو در آیفون پیاده کرد. البته این تکنولوژی، چندان پیچیده به حساب نمی‌آمد. اگر خاطرتان بیاید، فرانک کانووا همین ویژگی را برای تلفن همراه نئون در نظر داشت. نئون قرار بود بعد از تلفن همراه سایمن و در دهه‌ی ۱۹۹۰ به بازار عرضه شود.
حسگر شتاب‌سنج، حسگری است بسیار کوچک که درست طبق نام آن، شتاب دستگاه را اندازه می‌گیرد. عمر حسگر شتاب‌سنج به‌اندازه‌ی عمر ژیروسکوپ نیست. شتاب‌سنج برای نخستین بار در دهه‌ی ۱۹۲۰ ساخته شد. هدف از ساخت آن هم سنجش میزان امنیت هواپیما و پل بود. وزن نخستین نمونه‌های شتاب‌سنج حدود نیم کیلوگرم می‌شد. پتریک ال. والتر، متخصص امور و تکنولوژی‌های صنعتی، در توصیف این نمونه‌های اولیه‌ی شتاب‌سنج می‌گوید که «آن‌ها صفحه‌ای سه‌شاخه داشتند و بین شاخه‌ی میانی و شاخه‌ی بالایی دستگاه، بیست الی پنجاه و پنج حلقه‌ی کربن به کار رفته بود. حلقه‌های کربنی در حالت تنش‌فشرده‌سازی نیم‌پُل ویتستون[۱] تعبیه شده بودند.» از نخستین شتاب‌سنج‌ها برای «ضبط شتاب هواپیما، آسانسور، ضربه‌گیر هواپیما و شدت لرزش توربین بخار، لوله‌های زیرزمینی و نیروی انفجار» استفاده می‌شد. شتاب‌سنج‌های نیم‌کیلوگرمی در دهه‌ی ۱۹۳۰ حدوداً ۴۲۰ دلار قیمت داشتند. تا مدتی طولانی، اصلی‌ترین رشد و بهبود کیفیت شتاب‌سنج‌ها، نظارت و تأکید فعالان حوزه‌ی آزمایش و بررسی بود. صنعت آزمایش و بررسی، به انجام آزمایش‌های مختلف بر روی وسایل گوناگون دست می‌زند تا خیال همه‌ی ما راحت باشد که زیرساخت‌های به‌کاررفته در جامعه‌مان و همچنین وسایل نقلیه‌ای که از آن استفاده می‌کنیم، قاتل جان‌مان نخواهند شد. والتر نوشته است: «این گروه که اهدافی فضایی و نظامی و بودجه‌هایی متناسب با این دو در اختیار داشتند، بازار ساخت شتاب‌سنج را به مدت ۵۰ الی ۶۰ سال رهبری می‌کردند.» در دهه‌ی ۱۹۷۰ میلادی، محققان دانشگاه استنفرد توانستند نخستین شتاب‌سنج میکروالکترومکانیکی را بسازند. بعد از آن و مابین دهه‌های ۱۹۷۰ تا دهه‌ی نخست قرن بیست و یکم، صنعت خودروسازی اصلی‌ترین مشوق بهبود کیفیت شتاب‌سنج‌ها شد، چرا که شرکت‌های خودروسازی از شتاب‌سنج در آزمایش‌های مربوط به تصادف خودرو استفاده می‌کردند و شتاب‌سنج‌ها را در ساخت حسگر کیسه‌های هوای خودروهای خود به‌کار می‌بردند.
بعد از آن بود که سامانه‌های میکروالکترومکانیکی راه خود را به صنعت کامپیوتر باز کردند. اما قبل از اینکه بالاخره سر از صنعت ساخت تلفن‌های همراه هوشمند در بیاورند، مدتی کوتاه توقف داشتند.
اولین بار سروکله‌ی حسگر شتاب‌سنج توی یکی از لپ‌تاپ‌ها پیدا شد.
برت بیلبری می‌گوید: «آن موقع بود که حسگرها اهمیت زیادی پیدا کردند. منظورم حسگرهایی است مثل شتاب‌سنج حرکتی. اصلاً می‌دانید چرا چنین حسگری را داخل دستگاه‌های اپل کار گذشته‌اند؟ اولین بار سروکله‌ی حسگر شتاب‌سنج توی یکی از لپ‌تاپ‌ها پیدا شد.
می‌گوید: «آن نرم‌افزاری را خاطرتان هست که مثل شمشیرهای نوری مجموعه‌فیلم‌های جنگ‌های ستاره‌ای[۲] بود؟ یادتان هست که وقتی آن نرم‌افزار آمد، مردم لپ‌تاپ‌های‌شان را روی دست می‌گرفتند و ناگهان توی هوا تکان می‌دادند؟» در سال ۲۰۰۶، نرم‌افزار مک‌سیبر[۳] در قالب نرم‌افزاری بی‌مصرف اما سرگرم‌کننده برای مک به بازار عرضه شد که برای کارکردن، کاملاً محتاج شتاب‌سنج تازه‌ای بود که در آخرین نمونه از این لپ‌تاپ تعبیه شده بود. دو سال بعد، همین نرم‌افزار به خیل پرشمار نرم‌افزارهایی پیوست که اختصاصاً برای آیفون منتشر شده و همگی بی‌مصرف اما سرگرم‌کننده بودند. صدالبته که علت کارگذاشتن شتاب‌سنج در لپ‌تاپ‌های مک، چیزی بود فراتر از اینکه مردم لپ‌تاپ‌شان را بالا بگیرند و تکان بدهند و شمشیر نوری‌شان را روشن کرده و با هم به مبارزه‌ای تن‌به‌تن مشغول شوند؛ علت اصلی کارگذاشتن شتاب‌سنج این بود که اگر کاربر، ناخواسته دستش به لپ‌تاپ خورد و آن را از روی میز به زمین انداخت، شتاب‌سنج متوجه این حرکت شود و به‌صورت خودکار هارد لپ‌تاپ را خاموش کند تا به این روش، از اطلاعاتی که روی هارد ذخیره شده، محافظت شود.
همین، خودش نقطه‌ی آغازی بود بر روند گنجاندن حسگرهای مختلف در محصولات شرکت اپل. بیلبری می‌گوید: «بعد که این کار را کردند، یک چیزهایی گفتند توی این مایه‌ها که می‌خواهیم حسگرهای بیشتری در تلفن همراه قرار بدهیم و برای همین هم می‌خواهیم شتاب‌سنج را توی تلفن همراه هم تعبیه کنیم.»
حسگر مجاورتی
بیایید برگردیم و نخستین نشست رونمایی از آیفون را با هم مرور کنیم. در همان نشست بود که اعلام شد «حسگر نورسنجی که در داخل آیفون تعبیه شده، به‌صورت خودکار شدت نور صفحه‌ی نمایشگر تلفن همراه را با توجه به نور محیطی در سطح مناسب تنظیم می‌کند و این‌گونه، باعث می‌شود تا تجربه‌ی کاربر در استفاده از این دستگاه به تجربه‌ای بهتر بدل گردد و همزمان، از مصرف بی‌رویه‌ی باتری نیز جلوگیری می‌کند.» کار حسگر نورسنج تا حد زیادی مشخص و ساده است. این حسگر پیش از اینکه در آیفون استفاده شود، در لپ‌تاپ‌ها تعبیه می‌شد و بعد از اینکه قرار شد شرکت تلفن همراه هم بسازد، در آیفون نیز از آن استفاده کردند. امروزه روز، هنوز هم از این حسگرها استفاده می‌شود. اما تاریخچه‌ی حسگر مجاورتی کمی جذاب‌تر و هیجان‌انگیزتر از حسگر نورسنج است.
به کمک همین حسگرهای مجاورتی است که آیفون‌تان متوجه می‌شود چه زمانی آن را نزدیک گوش‌تان برده‌اید.
به کمک همین حسگرهای مجاورتی است که آیفون‌تان متوجه می‌شود چه زمانی آن را نزدیک گوش‌تان برده‌اید و بعد به‌صورت خودکار صفحه‌اش را خاموش می‌کند و باز متوجه می‌شود که چه زمانی آن را از گوش‌تان دور کرده‌اید و دارید پایین می‌آورید و بعد باز به‌صورت خودکار، صفحه را مجدداً روشن می‌کند. شیوه‌ی کار حسگرهای مجاورتی به این صورت است که فرستنده‌ای کوچک، اشعه‌ای بسیار ضعیف از امواج فروسرخ به بیرون می‌تاباند. این اشعه بعد از برخورد با سطوح و اشیاء بیرون از تلفن همراه، منعکس شده و دوباره به‌سمت آیفون برمی‌گردد و گیرنده‌ای که درست کنار فرستنده‌ی اشعه قرار گرفته، آن را دریافت می‌کند. گیرنده، شدت امواج رسیده را بررسی و تحلیل می‌کند. اگر اشعه‌ی فروسرخ در اثر برخورد با چیزی بسیار نزدیک، مثلاً صورت کاربر، برگشته باشد، شدت آن بسیار زیاد است و تلفن در آن لحظه تشخیص می‌دهد که وقت آن رسیده تا صفحه را خاموش کند. اگر شدت اشعه‌ای که به گیرنده برمی‌گردد، ضعیف باشد، آن وقت دستگاه متوجه می‌شود که نیازی به خاموش‌کردن صفحه نیست و نمایشگر، کماکان روشن می‌ماند.
براین هوپی، یکی از پدرخوانده‌های نخستین آیفون در شرکت اپل، می‌گوید: «کارکردن روی ساخت حسگر مجاورتی خیلی هیجان‌انگیز بود. واقعاً کار پرجزئیات و دشواری بود.»
این کار پرجزئیات و دشوار است، چرا که حسگر مجاورتی باید برای همه‌ی کاربرها به‌یکسان کار کند و کوتاهی یا بلندی موی آن‌ها، لباسی که پوشیده‌اند یا رنگ پوست‌شان نباید مانع از کارکردن حسگر شود. پوست‌هایی با رنگِ تیره‌تر، نور را بیشتر به خود جذب می‌کنند و سطوح براق و درخشان، باعث انعکاس هرچه بیشتر نور می‌شوند. معنی این حرف‌ها می‌شود اینکه مثلاً کسانی با موهای مشکی، ممکن است هیچ‌وقت باعث فعال‌شدن حسگر مجاورتی نشوند، اما کسانی که لباس پولک‌دوزی‌شده به تن دارند، بیش از حد نیاز، حسگر را تحریک کرده و آن را فعال کنند.
حسگر مجاورتی باید برای همه‌ی کاربرها به‌یکسان کار کند و کوتاهی یا بلندی موی آن‌ها، لباسی که پوشیده‌اند یا رنگ پوست‌شان نباید مانع از کارکردن حسگر شود.
هوپی باید چاره‌ای می‌اندیشید و حسگر را به نوعی دستکاری می‌کرد تا برای همه‌ی کاربران به‌یکسان جواب دهد.
هوپی می‌گوید: «یکی از مهندس‌ها بود که موی خیلی خیلی سیاهی داشت و برای همین رفتم پیشش و به او گفتم که “برو موهایت را کوتاه کن و یک دسته از موهای کوتاه‌شده‌ات را برایم بیاور، می‌خواهم آن را بچسبانم روی سر عروسکی که می‌خواهیم در آزمایش از آن استفاده کنیم.”» مهندس هم می‌رود و بعد با کمی موی سیاه برمی‌گردد پیش هوپی. هوپی هم البته سر حرفش می‌ماند. مو را از مهندس می‌گیرد و با آن یکی از نخستین نمونه‌های حسگر مجاورتی را آزمایش می‌کند.
در این آزمایش، موی سیاه مهندس تقریباً تمام نور تابیده‌شده را جذب خود کرده. هوپی می‌گوید: «اینکه چنین اتفاقی برای نور بیفتد، بدترین چیزی بود که می‌توانستیم تصور کنیم.»
حتی وقتی که بالاخره اعضای گروه توانستند حسگر را درست کنند و از آن کار بکشند، باز هم استفاده‌کردن از آن مسئله‌ای خطرناک و پردردسر تلقی می‌شد. هوپی می‌گوید: «یادم هست که به یکی از طراحان محصول شرکت می‌گفتم “باید حتماً حواس‌تان باشد که چطور می‌خواهید این را توی دستگاه بگنجانید و کجا قرارش بدهید، چون حسابی حساس است.”» هوپی چند ماه بعد به همان طراح بر می‌خورد و طراح، رو به هوپی می‌گوید که «داداش، حق با تو بود. با این قطعه‌ی مزخرف به هزار و یک جور مشکل مختلف بر خوردیم. هر وقت فقط کمی مشکل در نصبش پیش می‌آمد، اصلاً و ابداً کار نمی‌کرد.»
صدالبته که بالاخره کار کرد و توانستند آن را به شیوه‌ای مناسب در آیفون بگنجانند و گنجاندن همین حسگر، یکی دیگر از قابلیت‌های ظریف و جذاب دستگاه را به آن افزود و به آیفون کمک کرد تا جای خود را در زندگی روزمره‌ی همه‌ی ما باز کند.
[۱] Wheatstone
[۲] Star Wars
[۳] MacSaber
