كيفية استبدال الواجهات الجديدة بلوحة المفاتيح

هذه المقالة مخصصة للواجهات ، وكذلك التقنيات التي تأتي بعد شاشات اللمس وأجهزة التعرف على الصوت.


Apple Watch ، التي هي ، بالمناسبة ، بعيدة عن أقوى كمبيوتر اليوم ، قادرة على معالجة غيغابايت من البيانات كل ثانية. يحتوي دماغنا على عشرات المليارات من الخلايا العصبية وأكثر من أربعة كوادريليون مركبات ، في حين أن كمية المعلومات التي يمكنها معالجتها في كل ثانية كبيرة جدًا لدرجة أنه لا يمكننا حتى تقديرها تقريبًا. ومع ذلك ، فإن الجسر بين الدماغ البشري القوي بشكل لا يصدق والعالم السريع بنفس القدر من 0s و 1s للتكنولوجيا العالية ليس أكثر من أجهزة متواضعة ، مثل لوحة مفاتيح الكمبيوتر والماوس ، التي أصبحت شائعة منذ فترة طويلة.



Apple Watch أقوى بـ 250 مرة من جهاز الكمبيوتر الذي تمكنت فيه وحدة أبولو القمرية من الهبوط على سطح القمر. مع تطور أجهزة الكمبيوتر ، أصبح مجال تطبيقها أكثر انتشارًا: من حوسبة المباني بأكملها إلى نانومتر الكمبيوتر العادي. ومع ذلك ، تظل لوحة المفاتيح الوسيلة الأكثر موثوقية والأكثر استخدامًا للتفاعل بين الشخص والكمبيوتر.

بدأ تطوير أول لوحة مفاتيح للكمبيوتر منذ أكثر من 50 عامًا .

ما الذي سيحل محل لوحة المفاتيح والماوس؟

يمكننا بالفعل اليوم ملاحظة الاعتماد الواسع النطاق لأجهزة الكمبيوتر في جميع أنواع الكائنات المحيطة بنا ، ومع ذلك ، نظرًا لأن توصيل لوحة المفاتيح والماوس بهذه الأشياء المحوسبة ليس دائمًا مناسبًا ، يجب إيجاد طرق أخرى لضمان التفاعل. في الوقت الحالي ، فإن الحل الأكثر صلة هو التفاعل باستخدام الأشياء الذكية أو أجهزة التعرف على الصوت. حسنًا ، دعنا نلقي نظرة فاحصة على طرق التفاعل التي يعمل عليها المطورون وشركات الأبحاث اليوم.

تفاعل اللمس

جعلت التطورات في تكنولوجيا متعددة أجهزة الاستشعار والتفاعل من خلال إيماءات متعددة أجهزة الاستشعار شاشة اللمس المفضلة بين الواجهات. يجري الباحثون وأصحاب الشركات الناشئة أبحاثًا تهدف إلى تحسين التفاعل بمساعدة اللمسات: على سبيل المثال ، ستتمكن الأجهزة من تحديد مقدار الضغط على الشاشة ، وأي جزء من إصبعك تفعل ذلك ، وأيضًا من يلمس الجهاز بالضبط.


يمكن لـ 3D Touch في iPhone تحديد القوة التي تلمس بها الشاشة.


Qeexo قادر على فهم أي جزء من إصبعك تلمس الشاشة.


واحدة من المفضلة هي طريقة التفاعل بالسعة اجتاحت التردد (SFCS) للتفاعل التي طورها البروفيسور كريس هاريسون من جامعة كارنيجي ميلون.

التفاعل الصوتي

مولت داربا الأبحاث في هذا المجال منذ السبعينيات (!) ، ولكن حتى وقت قريب ، لم يتم تطبيق مثل هذا البحث في الحياة. ومع ذلك ، وبفضل تقنية التعلم العميق ، تم استخدام أجهزة التعرف على الصوت الحديثة على نطاق واسع. في الوقت الحالي ، لا تتمثل المشكلة الأكبر في التعرف على الصوت في فك تشفيرها ، بل في إدراك وفهم الأجهزة لمعنى الرسالة المرسلة إليها.


يقوم Hound بعمل رائع مع التعرف على الكلام السياقي.

تفاعل العين

تقيس أنظمة تتبع العين إما اتجاه العين أو حركة العين بالنسبة للرأس. نظرًا لانخفاض تكلفة الكاميرات وأجهزة الاستشعار ، وكذلك مع مراعاة الشعبية المتزايدة باستمرار لنظارات الواقع الافتراضي ، أصبح تفاعل المستخدمين وأجهزة الكمبيوتر التي تستخدم أنظمة تتبع العين أكثر صلة من أي وقت مضى.


تتيح لك تقنية Eyefluence من Google التفاعل مع الواقع الافتراضي مع حركات عينيك.


Tobii ، التي أطلقت طرحها العام الأولي (IPO) في عام 2015 ، ويقوم مصنعو الإلكترونيات الاستهلاكية بإجراء أبحاث مشتركة حول أنظمة تتبع العين.

تفاعل إيمائي

في رأيي ، أنظمة تتبع الإيماءات هي الأروع بين أنظمة التفاعل بين الإنسان والحاسوب. أجريت بحثًا شخصيًا عن طرق مختلفة لتتبع الإيماءات ، وإليك بعض التقنيات المستخدمة اليوم:

وحدة قياس القصور الذاتي (IIU)

يتم استخدام البيانات من مقياس التسارع والجيروسكوب والبوصلة (كلها أو بعضها فقط) لتتبع الإيماءات. إن الحاجة إلى إعادة المعايرة ومعامل منخفض إلى حد ما للمراسلات بين المعلومات الواردة والمتلقية هي بعض المشاكل الكامنة في هذه الطريقة.


كانت نتيجة دراسة أجرتها مجموعة CMU Future Interfaces Group تصنيفًا حيًا باستخدام بيانات ذات معدل أخذ عينات مرتفع.

إنارات الأشعة تحت الحمراء + الكاميرات (مستشعر العمق)

تستخدم العديد من أنظمة تتبع الإيماءات الرائعة المعروضة أعلاه مجموعة من الكاميرات عالية الدقة وإضاءة الأشعة تحت الحمراء وكاميرات الأشعة تحت الحمراء. تعمل هذه الأنظمة على النحو التالي: مثل هذا النظام يعرض آلاف النقاط الصغيرة على أي كائن ، بينما يختلف التشويه اعتمادًا على مدى وجود هذا الشيء (هناك العديد من الطرق المماثلة الأخرى ، على سبيل المثال ToF ، لكنني لا أخوض في مبدأ عملهم سأفعل). يتم استخدام إصدارات مختلفة من هذه التقنية في الأنظمة الأساسية التالية: Kinect و RealSense من Intel و Leap Motion و Tango من Google.


Leap Motion هو جهاز تتبع لفتة.


خطت Apple خطوة نحو إدخال نظام مماثل في الكاميرا الأمامية iPhone X لـ FaceID.

المجال الكهرومغناطيسي

في هذه الطريقة ، يكون الإصبع أو أجزاء أخرى من الجسم عبارة عن جسم موصل يشوه المجال الكهرومغناطيسي الذي يتم إنشاؤه عندما تلمس هوائيات الإرسال الجسم.


تستخدم ساعات AuraSense الذكية جهاز إرسال و 4 هوائيات لتتبع الإيماءات.

الرادار

استخدمت الرادارات منذ فترة طويلة لتتبع تحركات الأجسام المختلفة - من الطائرات إلى السفن والسيارات. قام Google ATAP حرفياً بأعمال المجوهرات ، وخلق رادار على شكل رقاقة صغيرة قياس 8 × 10 مم. يمكن دمج هذه الشرائح متعددة الاستخدامات في الساعات الذكية وأجهزة التلفزيون والأجهزة الأخرى من أجل تتبع الحركات.


Google Project ATAP Project Soli.


واجهة الجهاز العضلي من Thalmic Labs.

Biosignals

إذا كانت هذه التقنيات الحديثة لم تغرقك في الذهول الخفيف ، فلنوقف عند هذا الحد. تقوم جميع الطرق المذكورة أعلاه بقياس واكتشاف المنتج الثانوي لإيماءاتنا.

تعتبر معالجة الإشارات مباشرة من أعصاب العضلات خطوة أخرى إلى الأمام نحو تحسين التفاعل بين الشخص والكمبيوتر.
يتم توفير معالجة الإشارات الكهرومغناطيسية السطحية (sEMG) عن طريق تثبيت أجهزة استشعار على جلد العضلة ذات الرأسين / ثلاثية الرؤوس أو الساعد ، في حين يتم إرسال الإشارات من مجموعات العضلات المختلفة إلى جهاز التتبع. نظرًا لحقيقة أن إشارة SEMG صاخبة جدًا ، فمن الممكن تحديد حركات معينة.


كانت Thalmic Labs من أوائل الشركات التي طورت جهازًا مخصصًا يعتمد على sEMG - سوار Myo.

بعد شراء مثل هذا الجهاز ، ستحتاج بالطبع إلى ارتدائه على معصمك ، ومع ذلك ، فإن عضلات الرسغ عميقة بما يكفي ، لذلك سيكون من الصعب على الجهاز الحصول على إشارة دقيقة لتتبع الإيماءات.

أنشأت CTRL Labs ، التي كانت في السوق منذ فترة طويلة ، جهاز تتبع إيماءات SEMG يمكنك ارتدائه على معصمك. يقيس مثل هذا الجهاز من مختبرات CTRL إشارة SEMG ويكتشف محركًا عصبيًا يدخل الدماغ بعد الحركة. هذه الطريقة هي الخطوة التالية نحو التفاعل الفعال بين الكمبيوتر والدماغ البشري. بفضل تقنية هذه الشركة ، يمكنك كتابة رسالة على هاتفك بيديك في جيوبك.

واجهة الكمبيوتر العصبية

حدث الكثير خلال العام الماضي: استثمرت DARPA 65 مليون دولار في تطوير الواجهات العصبية. جمع إيلون ماسك 27 مليون دولار لـ Neuralink ؛ استثمر مؤسس Kernel Brian Johnson 100 مليون دولار في مشروعه. وبدأ فيسبوك العمل على تطوير واجهة الكمبيوتر العصبي (NCI). هناك نوعان من NCI:

NCI غير الغازية

يستقبل جهاز تخطيط كهربية الدماغ (ElectroEncephaloGraphy) إشارات من أجهزة استشعار مثبتة على فروة الرأس.

تخيل ميكروفونًا مثبتًا فوق ملعب لكرة القدم. لن تعرف ما يتحدث عنه كل شخص موجود ، ولكن من خلال التحيات الصاخبة والانفجارات ، يمكنك فهم ما إذا كان الهدف قد تحقق.

الواجهات القائمة على ElectroEncephaloGraphy (EEG) لا يمكنها فعليًا قراءة عقلك. النموذج الأكثر استخدامًا في NQI هو P300 Speller. على سبيل المثال ، تريد كتابة الحرف "R" ؛ يعرض الكمبيوتر بشكل عشوائي شخصيات مختلفة ؛ بمجرد رؤية "R" على الشاشة ، يفاجأ دماغك ويعطي إشارة خاصة. هذه طريقة حيلة إلى حد ما ، لكنني لن أقول أن الكمبيوتر "يقرأ أفكارك" ، لأنه لا يمكنك تحديد ما يفكر به الشخص حول الحرف "R" ، بل يبدو وكأنه خدعة سحرية تعمل ، مع ذلك ، على الموضوع.

قامت شركات مثل Emotiv و NeuroSky و Neurable والعديد من الشركات الأخرى بتطوير سماعات EEG لسوق استهلاكية واسعة. أعلن مبنى فيسبوك 8 عن مشروع كتابة الدماغ ، والذي يستخدم طريقة أخرى لتحديد الإشارات من الدماغ تسمى مطيافية الأشعة تحت الحمراء الوظيفية القريبة (fNIRS) ، والتي تهدف إلى تتبع 100 كلمة في الدقيقة.


واجهة عصبية.

NCI الغازية

في الوقت الحالي ، هذه هي أعلى خطوة في مجال واجهة الإنسان والآلة. يتم ضمان التفاعل بين الشخص والكمبيوتر باستخدام NCI الغازية عن طريق ربط الأقطاب الكهربائية مباشرة إلى الدماغ البشري. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن مؤيدي هذا النهج يواجهون عددًا من المشكلات التي لم يتم حلها والتي لا يزال عليهم حلها في المستقبل.

التحديات التي يتعين حلها

ربما ، بقراءة هذا المقال ، جاءت الفكرة إلى ذهنك: يقولون ، إذا كانت جميع التقنيات المذكورة أعلاه موجودة بالفعل ، فلماذا لا نزال نستخدم لوحة المفاتيح والماوس. ومع ذلك ، من أجل أن تصبح التكنولوجيا الجديدة التي تسمح للإنسان والكمبيوتر بالتفاعل ، منتجًا استهلاكيًا ، يجب أن تحتوي على بعض الميزات.

الدقة

هل ستستخدم شاشة اللمس كواجهة رئيسية إذا استجابت فقط لـ 7 من 10 لمساتك؟ من المهم جدًا أن تتمتع الواجهة ، التي ستكون مسؤولة تمامًا عن التفاعل بين الجهاز والمستخدم ، بأعلى دقة ممكنة.

وقت الانتظار

تخيل فقط: اكتب رسالة على لوحة المفاتيح ، بينما تظهر الكلمات على الشاشة بعد ثانيتين فقط من الضغط على المفاتيح. حتى التأخير لمدة ثانية واحدة سيؤثر سلبًا على تجربة المستخدم. واجهة الإنسان والآلة مع استجابة متأخرة حتى بضع مئات من المللي ثانية هي ببساطة غير مجدية.

تدريب

لا ينبغي أن تعني الواجهة الجديدة بين الإنسان والآلة أن المستخدمين يتعلمون الكثير من الإيماءات الخاصة. على سبيل المثال ، تخيل أنه سيتعين عليك تعلم إيماءة منفصلة لكل حرف من الأبجدية!

ملاحظات

صوت نقرة لوحة المفاتيح ، اهتزاز الهاتف ، إشارة صوتية صغيرة لمساعد الصوت - كل هذا بمثابة نوع من التحذير للمستخدم بشأن إتمام دورة الملاحظات (أو الإجراء الذي يسميه). تعد حلقة الملاحظات أحد أهم جوانب أي واجهة لا يهتم المستخدمون بها في كثير من الأحيان. دماغنا مرتب للغاية لدرجة أنه ينتظر التأكيد على أن بعض الإجراءات قد اكتملت وحصلنا على بعض النتائج.

أحد الأسباب التي تجعل من الصعب جدًا استبدال لوحة المفاتيح بأي جهاز آخر لتتبع الإيماءات هو عدم قدرة هذه الأجهزة على إبلاغ المستخدم صراحة بالإجراء المكتمل.


في الوقت الحالي ، يعمل الباحثون بالفعل بجد لإنشاء شاشات تعمل باللمس يمكنها تقديم تعليقات ملموسة في شكل ثلاثي الأبعاد ، بحيث يصل التفاعل مع شاشات اللمس إلى مستوى جديد. بالإضافة إلى ذلك ، قامت Apple بعمل هائل حقًا في هذا الاتجاه.

ما ينتظرنا في المستقبل

بسبب كل ما سبق ، قد يبدو لك أننا لن نرى كيف سيغير شيء جديد لوحة المفاتيح ، على الأقل في المستقبل القريب. لذا ، أود أن أشارككم أفكاري حول الميزات التي يجب أن تحتوي عليها الواجهة المستقبلية:

• تعددية. سوف نستخدم واجهات مختلفة في حالات مختلفة. لإدخال نص ، سنستمر في استخدام لوحة المفاتيح ؛ شاشات تعمل باللمس - للرسم والتصميم ؛ أجهزة التعرف على الصوت - للتفاعل مع مساعدينا الشخصيين الرقميين ؛ أنظمة لتتبع الإيماءات باستخدام الرادار - أثناء القيادة ؛ أنظمة واجهة الجهاز العضلي - للألعاب والواقع الافتراضي ؛ وواجهة الكمبيوتر العصبي - لتحديد الموسيقى الأكثر ملاءمة لحالتنا المزاجية.
• التعرف على السياق. على سبيل المثال ، تقرأ مقالًا على الكمبيوتر المحمول عن حرائق الغابات في شمال كاليفورنيا ، ثم تستخدم سماعات الرأس الذكية لطرح سؤال من مساعد صوتي افتراضي: "ما مدى قوة الرياح في هذه المنطقة الآن؟" لذا ، يجب أن يفهم المساعد الافتراضي أنك تسأل بالضبط عن المنطقة التي يوجد فيها حرائق في الوقت الحالي.
• الأتمتة . في ضوء تطور الذكاء الاصطناعي ، سيكون الكمبيوتر قادرًا على التنبؤ بشكل أفضل بما تخطط للقيام به ، وبالتالي لن تضطر حتى إلى إصدار أوامر له. سيعرف الموسيقى التي سيتم تشغيلها عند الاستيقاظ ، لذلك لا تحتاج إلى أي واجهة للبحث وتشغيل المسار المفضل لديك.

- خدمة ترويج Reddit الأولى: اشترِ تصويتات Reddit