Etakと呼ばれる特異な現象
(maphappenings.com)- 1985年に登場した Etak Navigator は、GPSがない時代に電子地図と車両センサーだけで位置を表示した、世界初級の実用車載ナビゲーションシステムだった
- センサー誤差が累積する**推測航法（dead reckoning）**を道路網地図に合わせて補正するマップマッチングが中核であり、この方式は後のナビゲーションアプリの基盤となった
- 車両を画面中央に置き、地図が動くheading-up移動地図、住所検索、カセットテープベースの地図保存、電子コンパスとホイールセンサーの組み合わせが1つの製品に収められていた
- GPS、記憶媒体、CPU、デジタル地図データがいずれも不足していた1985年の環境で、Etakはデータ圧縮、高速テープ読み取り、傾斜・磁気異常補正、大規模な地図デジタイズまで自力で解決しなければならなかった
- ハードウェア価格と設置費用のため消費者向け事業として長く続けるのは難しかったが、Etakの技術と地図資産は Bosch、GM、Clarion、Sony、Tele Atlas、TomTom へと受け継がれ、今日のナビゲーションUIにも痕跡を残している
1985年に登場した車載ナビゲーション
- Etak Navigator は1985年に発売された、世界初の実用的な車載ナビゲーションシステムである
- 当時のドライバーは紙の地図で位置を探し、経路を判断しなければならなかったため、運転中のナビゲーションは今よりはるかに煩雑だった
- Etak Navigator は未来から来た製品のように受け止められ、Popular Science の表紙にも登場した
- GPSを利用できない時期だったため、Etakは車両に取り付けたセンサーと電子地図で位置を計算しなければならなかった
GPSなしで位置を合わせた中核技術
- GPS以前のナビゲーションは**推測航法（dead reckoning）**に依存していた
- 移動距離と移動方向をセンサーで測定する
- センサー誤差は移動距離が長くなるほど累積する
- 誤差が大きくなると車両位置をもはや信頼しにくくなる
- Etakはこれを解決するためにaugmented dead reckoningを発明した
- ナビゲーションセンサーが計算した位置を、位相的に正しい電子地図に合わせる
- 車両が旋回するときは道路上を走っていると仮定する
- 位置を道路上に再び貼り付け、センサー誤差を初期化する
- このマップマッチング方式はその後すべてのナビゲーションアプリに採用され、現在でも使われている
- この発明がなければ、Etak Navigator も先行するナビゲーションの試みと同様に失敗していた可能性が高い
画面、検索、操作方式
- Etak Navigator はheading-up移動地図を導入した
- 車両は画面中央に留まる
- 地図は車両の下で動き、回転する
- フロントガラス越しに見える方向と画面表示が一致し、直感的に読み取れた
- 消費者向け機器で住所検索の概念を初めて導入した
- 地理空間業界のジオコーディング（geocoding）に相当する
- 目的地を住所、通り名、交差点で入力できた
- 自宅や職場のようなよく使う場所も保存できた
- 本体には画面の両側に6個ずつ、計12個のボタンがあり、現在の機能に応じてソフトウェア的に役割が切り替わった
- 通り名の入力は文字や数字を2回のボタン入力で入れられるよう設計され、先頭の数文字だけ入力して一覧から選択することもできた
- ターンバイターン案内は提供しなかった
- 目的地は点滅する星で表示された
- ドライバーは地図を縮小して目的地を確認し、近づくほど拡大して周辺道路を見ながら自分で経路を判断しなければならなかった
システム構成と価格
- Etak Navigator は5つの主要構成要素から成っていた
- オシロスコープに似たベクターCRTディスプレイ
- ナビゲーションアプリと地図データを収めたカセットテープドライブ
- 車のリアウィンドウに設置された電子コンパス
- 駆動しない車輪に取り付けられた磁気式ホイールセンサー
- CPUとマザーボードが入った靴箱サイズの金属ボックス
- カセットテープドライブは、一般的な音楽用カセットよりはるかに高速でテープを読み取るよう特別に開発された
- 音楽プレーヤーのカセット読み取り速度は毎秒約5cm
- Etak Navigator のカセット読み取り速度は毎秒約200cm
- 地図はEtak Mapsと呼ばれ、サンフランシスコ・ベイエリアをカバーするのに6本のテープが必要だった
- 当初価格は1,395ドルで、現在の価値では約4,000ドルに相当する
- システムの設置には熟練技術者が約4時間かかり、設置費用も高額だった
1985年の技術的制約
- GPSは事実上使える水準ではなく、当時の政府は軍を除く利用者が100mより高い精度を得られないようにしていた
- GPS受信機も大きく高価だった
- 大容量の交換式記憶媒体の選択肢も乏しかった
- フロッピーディスクは十分な情報を格納できなかった
- CD-ROM技術は登場したばかりで、コストが高すぎた
- 最大の難題はホイールセンサーとコンパスで生じる航法誤差を克服することであり、Etakの解法が位相的マップマッチングだった
- カセットテープは3.5MBしか保存できず、平均シーク時間は10秒だった
- 開発チームは2次元地図を1次元媒体に保存する方法を発明しなければならなかった
- 地図上で近い地域が、テープ上でも近くに配置される必要があった
- その後ハードドライブが安価になり、CD-ROMが広く使われるようになると、Etakの効率的な地図データ保存アルゴリズムは非常に高性能な地図へとつながった
熱、傾斜、磁気異常まで処理したハードウェア問題
- 利用者はカセットテープをダッシュボードに置きがちで、ダッシュボードは非常に高温になることがあった
- テストの結果、すべてのカセットブランドが適しているわけではなかった
- 最終的にポリカーボネート製シェルを使ったブランドが見つかった
- 地図には標高情報がなかったため、坂道を上り下りすると道路上の移動距離と地図上の移動距離がずれて誤差が累積した
- Etakの主席ハードウェアエンジニアは、流体と静電容量センサーを使う特殊な傾斜計を発明した
- 複数の流体を試した結果、Tequila がかなりうまく機能した
- 橋は強い磁性を帯びることがあり、コンパスを大きく乱す可能性があった
- 位置アルゴリズムはこうした磁気異常を認識しなければならなかった
- 異常が検出されると、車輪ごとの速度差から方向変化を判断した
- システムはリアウィンドウの熱線が作る磁場も補正しなければならなかった
- 演算装置は Intel 8088 CPU だった
- 8ビット、5MHz、29,000トランジスタベース
- すべてのコードは非常に効率的である必要があった
- 大部分はCで書かれ、OSカーネルの中核部分はアセンブリで記述された
デジタル地図も自分たちで作らなければならなかった
- Etakは使いものになるデジタル地図をほぼゼロから作らなければならなかった
- 当初は政府地図を活用できると見ていたが、US Census Bureau の GBF DIME files は道路の形状を含まない棒状地図だった
- Etakは米国の主要都市圏と、その後の欧州の地図を構築する大規模プログラムを開始した
- GBF/DIMEファイルの位置を再調整し、道路形状を与えるために、1:24,000縮尺の United States Geological Survey 四角図を参照した
- 各地図は10インチの透明フィルムに撮影された後、高価なドラムスキャナーでスキャンされた
- 地図制作プログラム全体はVAXミニコンピュータ1台の上で開発・実行された
- RAM 2MB
- 400MBハードドライブ2台
- 現在の価値で約120,000ドル
- このVAXは、地図デジタイズ用ワークステーション4台、開発とコンパイル、地図データのバッチ処理、会社管理者のワープロ作業まで担っていた
- 長い地図処理作業は最大2週間かかり、これはVAXミニコンピュータの平均故障間隔より長かった
heads-upデジタイジングと大量地図生産
- Etakの地図編集環境はheads-upデジタイジングを初めて採用した
- それ以前は人々がデジタイジングタブレットで“目隠し”に近い方法でデジタイズしており、非効率で誤りも多かった
- Etakの方式は当時、大きな営業秘密として扱われた
- 方法論は特許で公開されなかった
- デジタイジング環境は外部の視線から遮断されていた
- 各デジタイジングワークステーションは、PCクローン、8ビットカラーグラフィックカード、19インチモニターで構成されていた
- 当初は4台のワークステーションを1日3交代で運用し、その後36台に増えた
- Etakは平日24時間、週5日、週末は1日8時間、地図をデジタイズしていた
- カラーグラフィックカードの8ビットは効率的に分割して使われた
- 5ビットは USGS 地図スキャンをグレースケール表示
- 3ビットはその上にデジタイズされた地図を表示
- このシステムは、GBF/DIMEファイルの再配置、新しい道路のデジタイズ、通り名や住所といった道路属性の編集に使われた
Etakを作った人々
- Etakは1983年にエンジニア Stan Honey が設立した
- Stan Honey はすでに世界的に知られた航海者で、航海技術によって太平洋横断記録を破ったことがあった
- Etak設立前は、カリフォルニア州 Menlo Park の SRI International で研究エンジニアとして働いていた
- Etakの元のアイデアは、Stan Honey と Nolan Bushnell が1983年の Transpacific Yacht Race 中にヨットで交わした会話から生まれた
- Nolan Bushnell は Pong を発明し、Atari を設立した
- Stan は自動車ナビゲーションが推測航法とマップマッチングで動作できると考えた
- Nolan はそれをやろうと言い、資金を出すと述べた
- Nolan Bushnell は1984年の Inc. インタビューで、車の中のボックスに
Japanese、cheap、good sushiを入力すると、その場所まで案内する様子を例に挙げた - 主要な採用人物の一人である Marv White は地図科学者であり数学者でもあり、US Census Bureau の地図プログラムで働いていた
- Marv White の指揮の下で、Etakの地図デジタイズ生産性は業界標準の3倍だった
- Ken Milnes、George Loughmiller、Alan Philips など、SRI International 出身者を含む複数のエンジニアも Navigator 開発に参加した
- Etak初期の従業員の多くはその後ほかの地図組織へ移り、Apple Maps チームにも Etak出身者が12人いた
消費者製品からライセンスと買収へ
- Etak Navigator は時代を約20年先取りした製品だった
- ハードウェアコストと高価な設置工程のため、持続可能な事業を作るのは難しかった
- Etakはすぐに方向転換し、ナビゲーションコードを当時の主要な自動車OEM向けハードウェアメーカーにライセンスした
- ドイツの Robert Bosch
- 米国の GM
- 日本の Clarion
- これらの企業はそれぞれ独自のナビゲーションシステムを開発し、数年後には Blaupunkt、Garmin、Magellan、TomTom などから Personal Navigation Device の概念が登場した
- Etakは Rupert Murdoch の News Corporation の関心を集めた
- News Corp の John B. Evans がその可能性を見抜いた
- John Evans は Etakの地図と技術を Jaguar システムに活用できると判断した
- Stan Honey は、John Evans のビジョンと献身がなければ Etakは Murdoch の視野に入らなかっただろうと回想している
- 1989年、Murdoch が Jaguar システムを Reed International に5億ドルの利益を得て売却すると、News Corp 内での Etakの関連性は薄れた
- その後 Etakは News Corp から Sony へ、さらに Tele Atlas へと渡り、Tele Atlas はのちに TomTom に組み込まれた
Etakという名前とナビゲーションアイコン
- Etakという名前はポリネシア航海に由来する
- 古代の航海者たちは周辺の島の位置のような環境の手がかりを利用して海を航海し、船が静止していて島々が通り過ぎると想像した
- Etak Navigator も車両は静止していて地図が車両の横を流れていく形で表示されるため、Stan Honey は動く航海基準点を意味するポリネシア語 Etak を会社名に選んだ
- 今日のナビゲーションアプリで車両位置を示すアイコンは、Etakが最初に作ったものと同じ形である
- Etakは限られたCPUとベクターディスプレイを使っていたため、計算資源を多く使わずに方向を明確に示せる記号が必要だった
- 伝統的な自動車アイコンは線が多すぎた
- 方向も明確には伝えられなかった
- Etak と Atari は当時、カリフォルニア州 Sunnyvale の 1287 Lawrence Station Road のようなオフィスビルに入っており、Etakのエンジニアの一人が Atari ゲーム Asteroids の未公開デモを見たという話がある
- Asteroids の宇宙船記号と同じ形が車載ナビゲーション記号として生まれ、今日も世界中のナビゲーションアプリで使われ続けている
Etakが残した発明
- Etakの主要な発明と成果は次のとおり
- 実際に動作した世界初の車載ナビゲーションシステム
- マップマッチングを用いたaugmented dead reckoning
- 移動地図ベースの heads-up ディスプレイ
- 消費者向けアプリケーションにおける初のジオコーディング利用
- 非常に効率的な地図データ保存・検索アルゴリズム
- heads-upデジタイジング
- 世界初の大規模デジタル地図生産システム
- 普遍的な地図ナビゲーションアイコンの発明
1件のコメント
Hacker Newsの意見
名前が本当にぴったり。「Etak」は、ミクロネシアやポリネシアの航海者たちが広大な太平洋で島々の間を移動する際に使っていた航法体系を指す
記事で述べられているように、この装置のような「補強された推測航法」として機能していた
etak航法では星や波を読んで方角を定めていたが、長距離の推測航法では角度がほんの少しずれただけでも目的地を見逃して気づかないことがあり得るため、どれだけ進んだかを把握することが核心だった。航海者たちは視界の外側、横方向にある中間の島々を基準点のように想像し、自分の船は静止していて、世界のほうが自分に近づいて通り過ぎていくと考えた。この基準となる島々がetakと呼ばれていた
ただ紛らわしいことに、etakはたいてい水平線の向こうにあって見えず、時には実際には存在しないことすらあった。航海者たちは水平線のすぐ向こうにあると描いたetakの列を追跡し、決まった数のetakが通り過ぎると、目的の島の近くまで来たと判断した。鳥が活動する時間でなければ、その近くで待機し、鳥たちが夜明けや黄昏に飛び立ったり戻ってきたりするのを確認した
結局この体系は、推測航法に加えて、移動距離に関する熟練した直感を、見えない島々という形式化されたメンタルモデルに変換して外部化した方法だった
この内容はHutchinsの『Cognition in the Wild』（1995）で知った。付け加えると、記事を最後まで読むべきだったのだが、最後のほうにこの内容がより簡潔に出てくる
障害物にぶつかって広がる波紋の輪を上から見下ろすミニチュアのように想像すれば感覚はつかめるが、海面上でそれを読み取るのはまったく別の問題だったはずだ
記事の冒頭だけを見ても非常に複雑な体系に見えるが、ここで言及されている本を読んだ人がいるのか気になる: https://www.jstor.org/stable/20705519
一方では、本物の技術開拓者たちの素晴らしい物語だ。もう一方では、時代をあまりにも先取りしすぎて、良い製品になる可能性がほとんどなかった技術を作った物語でもある。高すぎ、不安定すぎ、複雑すぎた
General MagicとApple Newtonが自然に思い浮かぶ。技術はすごく、デモも印象的だったが、製品は結局そのビジョンを実現できなかった。iPod、静電容量式タッチスクリーン、小型ハードディスクが市場に出てからようやくiPhoneが可能になった。20年早いことは助けにならない
今日でも、同じように致命的な欠陥を抱えた研究プロジェクトが始まる。ここ数日、Humane AI Pinがニュースになっていたが、格好よく見えるウェアラブルAI機器でありながら、まともに動作しない。技術がビジョンに追いつく必要があり、少なくとも10年は先を行きすぎているように見える
車内ではなくLisp Machine上で動作しており、その後のバージョンはトランク内のSunコンピュータで動作した
この車載ナビゲーションもEtakと同じく、補強された推測航法だった。当時は民間人がGPSを使えなかった
彼らは革新的な技術を発明し、実際の製品を作ろうとしたのだから、後を引き継いだ人たちが稼ぐときに、その一部を得られてしかるべきだ。実際にも複数の買収を経てTomTomに至っており、TomTomが特許ポートフォリオを取得した際には、ある程度の見返りを受けたように見える
どれだけ投資されたのかは分からないが、明白な失敗のようには聞こえない
http://pqasb.pqarchiver.com/latimes/access/60130710.html?did...
「Etakが『強化された推測航法』を発明した」というのは筋が通らない。まったく違う。
これは 地図マッチング（map matching） と呼ばれる技術で、Etakより少なくとも20年は先行していた。
10年前にはすでに、まったく同じことをする論文が出ていた: Lezniak TW, Lewis RW, Mcmillen RA. “A dead reckoning/map correlation system for automatic vehicle tracking.” IEEE Transactions on Vehicular Technology. 1977 Feb;26(1):47-60
政府は1950年代にもこの技術を作っていて、関連するRANDの報告書もある: https://www.secretsdeclassified.af.mil/Portals/67/documents/...
もっと早い事例もありそうだ。
それでも、それをコンシューマー向けのサイズ、ほぼコンシューマー向け価格の箱にしたのは印象的だ。
主張そのものを否定しているわけではないが、言及された技術が機密だったのなら、彼らが同じものを独自に発明し、自分たちが最初だと信じていた可能性も、もう少し寛容に見てもよさそうだ。
1991年に撮影されたEtakの家庭向けデモ映像がある。カスタム筐体に入った姿だ: https://www.youtube.com/watch?v=CHCCjlSWbHE?t=1m50s
当時は、未来の技術者たちが2024年に普遍的な地球規模のデータ網でこの映像を見ることになるとは思っていなかっただろう。
インストール用フロッピーディスクがあまりに多かったので、未来の地質学者がその時代を識別する堆積層として使えるほどだったかもしれない。
2005年にTeleAtlas Germany、以前のRobert Bosch Dataで、今では永遠にTomTomの一部となったところで働き始めたときも、Etak由来の MapEngine技術 ベースの生産プロセスが残っていた。
社内のPythonバインディングがあって生産的に開発できたので、今日ここでこの話を見るのは面白い。
素晴らしい話だ。Apple Mapsチームで働いていたとき、同僚12人がEtak出身だったとは、すごい 遺産 だ。
ずっと前に消えた会社や製品にも優れたエンジニアたちがいて、その人たちが今も現役のトップクラスの人々と一緒にコードを書いていると聞けるのはうれしい。
非常に刺激的だ。チームに共有するつもりで、普段はそういうことはあまりしない。
Etakはナビゲーションシステムにおいて、JodorowskyのDune が1980年代のSFに果たした役割に似ているように見える。荒削りで革新的な先駆的試みであり、本来の任務は達成しなかったが、その後の分野全体が成功する基盤を敷いた。
1980年代の技術水準を考えると、設計の中には傑作がいくつもあったはずだ。地図カセットから正しい位置へシークするだけでも、取るに足りないとは言えない難題だった。
当時より15〜20年は先を行くものだったことを考えると、ここまで動くようにしただけでも驚きだ。装置の価格は取り付けた車の価格ほどしたが、当時の技術的制約を考えれば見事だ。
どれほど先を行っていたかの感覚をつかむなら、発売の1年後になってようやくCD-ROM用の High Sierraフォーマット が提案された。CDドライブを入れればコストはさらに上がっただろうが、何十本ものカセットを差し替えるよりはずっと良かったはずだ。
メモリがどれくらいあったのかも気になる。同じチップを使った当時のPC-XTは128KBから始まり、640KBまで拡張可能だった。運転中に遅いカセットインターフェースでデータをかなり頻繁にページングしていたのだろうと思う。
Apple Vision Proと価格が近かったという点は興味深く、購入者にとってははるかに実用的だったかもしれない。
[0] https://www.michigan.gov/-/media/Project/Websites/sos/01hile...
「今日の基準では、場所を見つけるのも非常に難しく退屈で、そこまでの行き方を突き止めるのはさらに難しかった」という言葉で、今日の基準が「コンピュータに聞けば勝手にやってくれる」という意味なら、その通りだ。だが、それはそれほど難しいことでも、ひどく退屈なことでもなかった。
NashvilleからCharlestonへ行きたいなら、米国の道路地図帳を開き、2つの都市を定規で結べばいい。その直線に近い高速道路を探せばよく、道には標識がたくさんある。Charleston, SCがだいたい東で少し南にあると分かっていれば、地図なしでも標識だけを追って行けた。
高速道路まで行くにはNashville程度の市街地図が必要かもしれず、ホテルを探すにはCharlestonの地図も必要かもしれない。それでも退屈と言うほどではない。
標識がなく、各区間をいちいち測らなければならなかったり、道ごとに地元の人に尋ねなければならなかったりするなら、そのときは退屈になる。
Steve Jobs が2007年に iPhone を発表した際、「ときどき、すべてを変える革命的な製品が登場する」と語ったというくだりが興味深い。
Etak の共同創業者の一人が Nolan Bushnell で、彼は Atari の共同創業者として、Steve Jobs が Apple 以前に唯一正社員として働いた会社に採用されるきっかけを作った人物でもある。正確には Allan Alcorn が採用したのだが、言葉遊びなのでご容赦を。
mapblast の技術は最初の Yahoo Maps も動かしていて、当時としてはかなり大きな出来事だった。Google Maps が後に登場して、その市場のすべてを覆い隠す前の話だ。
当時の私は20代前半で、最初期に関わった技術系スタートアップの一つで働いていたが、Vicinity の中核メンバーは Etak で働いていたベテランたちだった。Etak は私たちが作ったオンライン地図システムの主要な地図データ提供元だったため、彼らには関連経験が豊富で、そのうちかなりの人数は Etak の前に Atari 出身でもあった。