O fenômeno curioso chamado Etak
(maphappenings.com)- O Etak Navigator, lançado em 1985, foi um dos primeiros sistemas práticos de navegação veicular do mundo a mostrar a posição usando apenas mapas eletrônicos e sensores do carro numa era sem GPS
- O ponto central era o map matching, que corrigia a navegação estimada (dead reckoning), cujos erros se acumulam, ajustando-a à malha viária; esse método depois virou a base dos aplicativos de navegação
- O produto reunia em um único sistema o mapa móvel com orientação para a frente (heading-up), com o carro fixo no centro da tela e o mapa se movendo, busca por endereço, armazenamento de mapas em fita cassete e a combinação de bússola eletrônica com sensores nas rodas
- No contexto tecnológico limitado de 1985, quando GPS, mídia de armazenamento, CPU e dados cartográficos digitais ainda eram insuficientes, a Etak precisou resolver por conta própria compressão de dados, leitura rápida de fitas, correção de inclinação e anomalias magnéticas, além da digitalização em larga escala dos mapas
- Embora o alto custo do hardware e da instalação tenha dificultado a continuidade do negócio voltado ao consumidor, a tecnologia e os ativos cartográficos da Etak seguiram para Bosch, GM, Clarion, Sony, Tele Atlas e TomTom, deixando marcas até nas interfaces de navegação atuais
Navegação automotiva que surgiu em 1985
- O Etak Navigator foi lançado em 1985 como o primeiro sistema prático de navegação automotiva do mundo
- Na época, os motoristas precisavam usar mapas de papel para localizar sua posição e decidir a rota, então navegar enquanto dirigiam era muito mais trabalhoso do que hoje
- O Etak Navigator foi recebido como um produto vindo do futuro e chegou a aparecer na capa da Popular Science
- Como ainda não era possível usar GPS, a Etak precisava calcular a posição com sensores instalados no carro e um mapa eletrônico
A tecnologia central que acertava a posição sem GPS
- Antes do GPS, a navegação dependia da navegação estimada (dead reckoning)
- A distância percorrida e a direção do deslocamento eram medidas por sensores
- Os erros dos sensores se acumulavam quanto maior fosse a distância percorrida
- Quando o erro crescia demais, a posição do veículo deixava de ser confiável
- Para resolver isso, a Etak inventou o augmented dead reckoning
- A posição calculada pelos sensores era ajustada a um mapa eletrônico topologicamente correto
- Quando o veículo fazia uma curva, o sistema assumia que ele estava trafegando sobre uma via
- A posição era recolocada na estrada e o erro dos sensores era reiniciado
- Esse método de map matching foi adotado depois por todos os aplicativos de navegação e continua em uso até hoje
- Sem essa invenção, é bem possível que o Etak Navigator tivesse fracassado como outras tentativas anteriores de navegação
Tela, busca e forma de operação
- O Etak Navigator introduziu o mapa móvel com orientação para a frente (heading-up)
- O veículo permanecia no centro da tela
- O mapa se movia e girava sob o veículo
- Como a direção mostrada na tela coincidia com o que se via pelo para-brisa, a leitura era intuitiva
- Também introduziu pela primeira vez em um dispositivo de consumo o conceito de busca por endereço
- Isso correspondia ao geocoding do setor geoespacial
- Era possível inserir o destino por endereço, nome de rua ou cruzamento
- Também dava para salvar locais frequentes, como casa e trabalho
- A unidade principal tinha 12 botões, 6 de cada lado da tela, e a função deles mudava via software conforme o contexto
- A entrada de nomes de ruas foi projetada para permitir letras ou números com duas pressões de botão, e bastava digitar os primeiros caracteres para escolher em uma lista
- Não havia navegação turn-by-turn
- O destino era marcado com uma estrela piscando
- O motorista precisava diminuir o zoom para localizar o destino e, ao se aproximar, ampliar novamente para olhar as ruas ao redor e decidir a rota por conta própria
Componentes do sistema e preço
- O Etak Navigator era composto por cinco elementos principais
- Um display CRT vetorial parecido com um osciloscópio
- Um drive de fita cassete com o aplicativo de navegação e os dados de mapa
- Uma bússola eletrônica instalada no vidro traseiro do carro
- Um sensor magnético de roda instalado em uma roda não motriz
- Uma caixa metálica do tamanho de uma caixa de sapatos com a CPU e a placa-mãe
- O drive de fita cassete foi desenvolvido especialmente para ler a fita muito mais rápido do que uma fita cassete comum de música
- Um toca-fitas de música lia cerca de 5 cm por segundo
- O Etak Navigator lia cerca de 200 cm por segundo
- Os mapas eram chamados de Etak Maps, e eram necessárias 6 fitas para cobrir a região da baía de San Francisco
- O preço original era de US$ 1.395, o equivalente a cerca de US$ 4.000 em valores atuais
- A instalação exigia cerca de 4 horas de um técnico qualificado, e o custo desse serviço também era alto
As limitações tecnológicas de 1985
- O GPS era, na prática, inutilizável, e o governo da época impedia que usuários não militares obtivessem precisão melhor que 100 metros
- Os receptores de GPS também eram grandes e caros
- Havia poucas opções de mídia removível com grande capacidade
- Disquetes não armazenavam informação suficiente
- A tecnologia de CD-ROM estava apenas surgindo e era cara demais
- O maior desafio era superar o erro de navegação gerado pelo sensor de roda e pela bússola, e a solução da Etak foi o map matching topológico
- A fita cassete armazenava apenas 3,5 MB e o tempo médio de busca era de 10 segundos
- A equipe precisou inventar uma forma de armazenar um mapa bidimensional em um meio unidimensional
- Regiões próximas no mapa precisavam ficar próximas também na fita
- Mais tarde, quando discos rígidos ficaram baratos e CD-ROMs se popularizaram, os algoritmos eficientes de armazenamento cartográfico da Etak levaram a mapas de altíssimo desempenho
Problemas de hardware: calor, inclinação e até anomalias magnéticas
- Os usuários costumavam deixar as fitas cassete no painel do carro, e o painel podia ficar muito quente
- Os testes mostraram que nem todas as marcas de fita serviam
- No fim, foi encontrada uma marca com invólucro de policarbonato
- Como os mapas não tinham informação de altitude, subir e descer morros fazia a distância percorrida na estrada diferir da distância no mapa, acumulando erro
- O engenheiro-chefe de hardware da Etak inventou um inclinômetro especial usando fluido e sensores capacitivos
- Ao testar vários fluidos, descobriram que Tequila funcionava surpreendentemente bem
- Pontes podem ter forte magnetismo e atrapalhar bastante a bússola
- O algoritmo de posicionamento precisava reconhecer essas anomalias magnéticas
- Quando uma anomalia era detectada, a mudança de direção era inferida pela diferença de velocidade entre as rodas
- O sistema também precisava corrigir o campo magnético gerado pelo desembaçador do vidro traseiro
- A unidade de processamento usava uma CPU Intel 8088
- 8 bits, 5 MHz, 29 mil transistores
- Todo o código precisava ser extremamente eficiente
- A maior parte foi escrita em C, e partes centrais do kernel do sistema operacional foram escritas em assembly
Também foi preciso criar os mapas digitais do zero
- A Etak teve de produzir praticamente do zero mapas digitais utilizáveis
- No início, parecia que seria possível aproveitar mapas governamentais, mas os GBF DIME files do US Census Bureau eram mapas em forma de bastão que não continham o traçado real das vias
- A Etak então iniciou um grande programa para construir mapas das principais áreas metropolitanas dos Estados Unidos e depois da Europa
- Para reajustar a posição dos arquivos GBF/DIME e atribuir formato às vias, a empresa usou como referência mapas quadrangulares do United States Geological Survey na escala 1:24.000
- Cada mapa era fotografado em filme transparente de 10 polegadas e depois escaneado em um caro drum scanner
- Todo o programa de produção cartográfica foi desenvolvido e executado em um único minicomputador VAX
- 2 MB de RAM
- 2 discos rígidos de 400 MB
- Cerca de US$ 120.000 em valor atual
- Esse VAX dava conta de 4 estações de digitalização de mapas, desenvolvimento e compilação, processamento em lote dos dados cartográficos e até do processamento de texto dos gestores da empresa
- Tarefas longas de processamento de mapas podiam levar até duas semanas, mais do que o tempo médio entre falhas do minicomputador VAX
Heads-up digitizing e produção cartográfica em massa
- O ambiente de edição de mapas da Etak foi o primeiro a usar heads-up digitizing
- Antes disso, as pessoas digitalizavam quase às cegas com mesas digitalizadoras, o que era ineficiente e propenso a erros
- O método da Etak era tratado como um grande segredo comercial na época
- A metodologia não foi divulgada em patente
- O ambiente de digitalização era isolado de olhares externos
- Cada estação de trabalho de digitalização era composta por um PC clone, uma placa gráfica colorida de 8 bits e um monitor de 19 polegadas
- No começo, havia 4 estações operando em 3 turnos por dia; depois o número subiu para 36
- A Etak digitalizava mapas 24 horas por dia durante os dias úteis, 5 dias por semana, e por 8 horas diárias nos fins de semana
- Os 8 bits da placa gráfica colorida eram divididos de forma eficiente
- 5 bits mostravam em tons de cinza os scans dos mapas do USGS
- 3 bits mostravam por cima o mapa digitalizado
- Esse sistema era usado para reposicionar os arquivos GBF/DIME, digitalizar novas vias e editar atributos como nomes de rua e endereços
As pessoas por trás da Etak
- A Etak foi fundada em 1983 pelo engenheiro Stan Honey
- Stan Honey já era um navegador reconhecido internacionalmente e havia quebrado recordes de travessia do Pacífico com sua tecnologia de navegação
- Antes de fundar a Etak, trabalhou como engenheiro de pesquisa na SRI International, em Menlo Park, Califórnia
- A ideia original da Etak surgiu de uma conversa entre Stan Honey e Nolan Bushnell em um iate durante a Transpacific Yacht Race de 1983
- Nolan Bushnell inventou Pong e fundou a Atari
- Stan acreditava que a navegação automotiva poderia funcionar com dead reckoning e map matching
- Nolan disse para fazer isso e prometeu financiar o projeto
- Em uma entrevista à Inc. em 1984, Nolan Bushnell deu como exemplo um sistema em que a pessoa digitava “Japanese”, “cheap” e “good sushi” em uma caixa dentro do carro e era guiada até o local correspondente
- Um dos principais recrutados, Marv White, era cientista cartográfico e matemático, e havia trabalhado no programa de mapas do US Census Bureau
- Sob a liderança de Marv White, a produtividade de digitalização cartográfica da Etak foi 3 vezes maior que o padrão da indústria
- Vários outros engenheiros, incluindo nomes vindos da SRI International como Ken Milnes, George Loughmiller e Alan Philips, também participaram do desenvolvimento do Navigator
- Muitos dos primeiros funcionários da Etak depois migraram para outras organizações de mapas, e havia 12 ex-funcionários da Etak na equipe do Apple Maps
De produto de consumo a licenciamento e aquisições
- O Etak Navigator era um produto cerca de 20 anos à frente do seu tempo
- Por causa do custo do hardware e da instalação cara, era difícil construir um negócio sustentável voltado ao consumidor
- A Etak mudou rapidamente de direção e passou a licenciar seu código de navegação para os principais fabricantes de hardware automotivo OEM da época
- Robert Bosch, da Alemanha
- GM, dos Estados Unidos
- Clarion, do Japão
- Essas empresas desenvolveram seus próprios sistemas de navegação e, anos depois, o conceito de Personal Navigation Device apareceria em marcas como Blaupunkt, Garmin, Magellan e TomTom
- A Etak despertou o interesse da News Corporation, de Rupert Murdoch
- John B. Evans, da News Corp, percebeu o potencial
- John Evans concluiu que os mapas e a tecnologia da Etak poderiam ser usados no sistema Jaguar
- Stan Honey lembra que, sem a visão e o comprometimento de John Evans, a Etak não teria entrado no radar de Murdoch
- Em 1989, quando Murdoch vendeu o sistema Jaguar à Reed International com lucro de US$ 500 milhões, a relevância da Etak dentro da News Corp diminuiu
- Depois disso, a Etak passou da News Corp para a Sony, e mais tarde para a Tele Atlas, que depois foi incorporada pela TomTom
O nome Etak e o ícone de navegação
- O nome Etak vem da navegação polinésia
- Navegadores antigos usavam pistas ambientais, como a posição das ilhas ao redor, para se orientar no mar, imaginando que o barco estava parado enquanto as ilhas passavam
- Como o Etak Navigator também mostrava o carro como se estivesse parado enquanto o mapa passava ao lado dele, Stan Honey escolheu para a empresa o nome Etak, termo polinésio para um ponto de referência de navegação em movimento
- O ícone que representa a posição do veículo nos aplicativos de navegação atuais tem a mesma forma do que foi criado primeiro pela Etak
- Como a Etak usava uma CPU limitada e um display vetorial, era necessário um símbolo que deixasse a direção clara sem consumir muito processamento
- Um ícone tradicional de carro tinha linhas demais
- E também não indicava a direção com clareza
- A Etak e a Atari ocupavam prédios de escritórios no mesmo endereço da época, 1287 Lawrence Station Road, em Sunnyvale, Califórnia, e há uma história de que um dos engenheiros da Etak viu uma demonstração prévia do jogo Asteroids, da Atari
- A forma da nave de Asteroids acabou virando o símbolo de navegação automotiva e continua sendo usada em aplicativos de navegação no mundo todo
As invenções deixadas pela Etak
- As principais invenções e realizações da Etak incluem
- O primeiro sistema de navegação automotiva realmente funcional do mundo
- Augmented dead reckoning com uso de map matching
- Display heads-up baseado em mapa móvel
- O primeiro uso de geocoding em uma aplicação para consumidores
- Algoritmos altamente eficientes de armazenamento e busca de dados cartográficos
- Heads-up digitizing
- O primeiro sistema de produção massiva de mapas digitais do mundo
- A invenção do ícone universal de navegação em mapas
1 comentários
Opiniões no Hacker News
O nome combina muito bem. “Etak” se refere a um sistema de navegação usado por navegadores da Micronésia e da Polinésia para se deslocar entre ilhas no vasto Pacífico
Como o artigo diz, ele funcionava como uma “navegação estimada aumentada”, tal qual esse dispositivo
A navegação etak se orientava lendo as estrelas e as ondas, mas, em navegação estimada de longa distância, um erro mínimo no ângulo podia fazer você perder o destino sem nem perceber; por isso, saber quanto já se havia avançado era essencial. Os navegadores imaginavam ilhas intermediárias fora do campo de visão, ao lado, como pontos de referência, e viam o próprio barco como parado, enquanto o mundo se aproximava deles e passava. Essas ilhas de referência eram chamadas de etak
Só que, de forma confusa, os etak geralmente ficavam além do horizonte e não eram visíveis; às vezes, nem existiam de fato. Os navegadores acompanhavam uma sequência de etak que imaginavam logo além do horizonte e, quando um número determinado de etak havia passado, concluíam que estavam perto da ilha de destino. Se não fosse horário de atividade das aves, esperavam nas proximidades até confirmar, ao amanhecer ou ao crepúsculo, as aves saindo ou voltando
No fim, esse sistema era uma forma de, além da navegação estimada, transformar uma intuição treinada sobre a distância percorrida em um modelo mental formalizado de ilhas invisíveis, externalizando-a
Fiquei sabendo disso em 『Cognition in the Wild』 (1995), de Hutchins. Aliás, eu deveria ter lido o artigo até o fim, porque isso aparece no final, embora de forma mais breve
Dá para ter uma noção imaginando, em miniatura e de cima, anéis de ondas se espalhando ao bater em um obstáculo, mas ler isso a partir da superfície do mar deve ser uma questão totalmente diferente
Só pelo começo do artigo, parece ser um sistema muito complexo, e fiquei curioso se alguém leu o livro mencionado aqui: https://www.jstor.org/stable/20705519
Por um lado, é uma história incrível de verdadeiros pioneiros da tecnologia. Por outro, também é a história de uma tecnologia criada tão à frente de seu tempo que quase não tinha chance de se tornar um bom produto. Era cara demais, instável demais e complexa demais
General Magic e Apple Newton vêm naturalmente à mente. A tecnologia era impressionante, e as demonstrações também, mas o produto acabou não concretizando a visão. O iPhone só se tornou possível depois que o iPod, as telas sensíveis ao toque capacitivas e os discos rígidos pequenos chegaram ao mercado. Estar 20 anos adiantado não ajuda
Ainda hoje surgem projetos de pesquisa com falhas fatais parecidas. Nos últimos dias, o Humane AI Pin apareceu nas notícias: é um dispositivo vestível de IA que parece legal, mas não funciona direito. A tecnologia precisa alcançar a visão, e ele parece estar pelo menos 10 anos à frente
Ele rodava em uma Lisp Machine, não dentro do carro, e versões posteriores rodavam em um computador Sun no porta-malas
Esse sistema de navegação automotiva também era navegação estimada aumentada, como o Etak. Na época, civis não podiam usar GPS
Eles inventaram uma tecnologia inovadora e tentaram criar um produto real, então deveriam poder receber parte dos ganhos quando os sucessores lucrassem. De fato, após várias aquisições, a empresa chegou à TomTom, e parece que eles receberam alguma compensação quando a TomTom adquiriu o portfólio de patentes
Não sei quanto foi investido, mas não soa como um fracasso evidente
http://pqasb.pqarchiver.com/latimes/access/60130710.html?did...
Dizer que “a Etak inventou a ‘navegação estimada reforçada’” não faz sentido. Nem um pouco
Isso é uma tecnologia chamada correspondência de mapas (map matching), e já existia pelo menos 20 anos antes da Etak
Dez anos antes já havia sido publicado um artigo que fazia exatamente a mesma coisa: 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
O governo já desenvolvia essa tecnologia nos anos 1950, e há também um relatório relacionado da RAND: https://www.secretsdeclassified.af.mil/Portals/67/documents/...
Provavelmente há casos ainda mais antigos
Ainda assim, é impressionante terem transformado isso numa caixa de tamanho para consumidor e com preço quase de consumidor
Não estou negando a afirmação em si, mas, se a tecnologia mencionada era sigilosa, dá para ser um pouco mais generoso com a possibilidade de eles terem inventado a mesma coisa de forma independente e acreditado que eram os primeiros
Há um vídeo de demonstração doméstica da Etak gravado em 1991. Ela aparece dentro de um gabinete customizado: https://www.youtube.com/watch?v=CHCCjlSWbHE?t=1m50s
Na época, provavelmente ninguém imaginava que tecnólogos do futuro assistiriam a esse vídeo em 2024 por meio de uma rede global de dados onipresente
Havia tantos disquetes de instalação que futuros geólogos provavelmente poderiam usá-los como camada sedimentar para identificar aquela era
Quando comecei a trabalhar em 2005 na TeleAtlas Germany, antiga Robert Bosch Data e hoje para sempre parte da TomTom, ainda havia processos de produção baseados na tecnologia MapEngine vinda da Etak
Havia bindings internos em Python, então era possível desenvolver de forma produtiva, e é curioso ver essa história aqui hoje
Ótima história. Saber que, quando trabalhei na equipe do Apple Maps, 12 colegas tinham vindo da Etak mostra que é um legado e tanto
É bom ouvir que empresas e produtos desaparecidos há muito tempo também tiveram engenheiros excelentes, e que essas pessoas ainda estão na ativa escrevendo código junto com os melhores
Muito inspirador. Vou compartilhar com a equipe, e normalmente não faço isso com frequência
A Etak parece ter feito pelos sistemas de navegação algo parecido com o que Dune de Jodorowsky fez pela ficção científica dos anos 1980. Foi uma tentativa pioneira, crua e inovadora, que não cumpriu sua missão original, mas preparou o terreno para o sucesso de todo o campo depois
Considerando o nível da tecnologia dos anos 1980, deve ter havido várias obras-primas dentro daquele projeto. Só fazer a busca até a posição correta numa fita cassete de mapas já era um problema nada trivial
Considerando que era algo 15 a 20 anos à frente de seu tempo, só o fato de terem conseguido fazê-lo funcionar desse jeito já é impressionante. O aparelho custava tanto quanto o carro em que era instalado, mas, dadas as limitações tecnológicas da época, era notável
Para ter uma noção de quanto estava à frente, só um ano depois do lançamento é que o formato High Sierra para CD-ROM foi proposto. Colocar um drive de CD aumentaria ainda mais o custo, mas teria sido muito melhor do que ficar trocando dezenas de fitas cassete
Também fico curioso sobre quanta memória ele tinha. Os PCs XT da época que usavam o mesmo chip começavam com 128 KB e podiam ser expandidos até 640 KB. Imagino que ele fizesse paginação de dados com bastante frequência pela interface lenta da fita enquanto o carro estava em movimento
É interessante que custasse mais ou menos o mesmo que o Apple Vision Pro, e talvez fosse muito mais prático para o comprador
[0] https://www.michigan.gov/-/media/Project/Websites/sos/01hile...
Na frase “pelos padrões de hoje, encontrar lugares era muito difícil e tedioso, e descobrir como chegar até lá era ainda mais difícil”, se “padrões de hoje” significa “você pergunta ao computador e ele resolve sozinho”, então está certo. Mas não era algo tão difícil nem tão extremamente tedioso assim
Se você quisesse ir de Nashville a Charleston, bastava abrir um atlas rodoviário dos EUA e ligar as duas cidades com uma régua. Aí era só encontrar as rodovias próximas a essa linha reta, e havia muitas placas pelo caminho. Sabendo que Charleston, SC fica basicamente a leste e um pouco ao sul, dava para seguir só pelas placas, mesmo sem mapa
Para chegar até a rodovia talvez fosse necessário um mapa urbano do nível de Nashville, e para encontrar um hotel talvez fosse preciso um mapa de Charleston. Ainda assim, não chega a ser algo tedioso
Se não houvesse placas, ou se fosse preciso medir cada trecho manualmente, ou perguntar aos moradores locais em cada estrada, aí sim ficaria tedioso
É interessante o trecho em que Steve Jobs, ao apresentar o iPhone em 2007, disse que “de vez em quando surge um produto revolucionário que muda tudo”
Um dos cofundadores da Etak era Nolan Bushnell, que, como cofundador da Atari, também foi a pessoa que fez com que Steve Jobs fosse contratado no único lugar onde ele trabalhou como funcionário em tempo integral antes da Apple. Para ser preciso, quem o contratou foi Allan Alcorn, mas perdoem o trocadilho
A tecnologia do mapblast também alimentou o primeiro Yahoo Maps, o que na época foi algo bem importante. Foi antes de o Google Maps aparecer depois e ofuscar todo mundo nesse mercado
Na época eu estava no começo dos meus 20 anos e trabalhava em uma das minhas primeiras startups de tecnologia, mas o núcleo da Vicinity era formado por veteranos que haviam trabalhado na Etak. A Etak era uma das principais fornecedoras de dados cartográficos para o sistema de mapas online que criamos, então eles tinham bastante experiência relevante, e muitos deles também vinham da Atari antes da Etak