Touchscreens und Touchpads sind die Dinge, mit denen wir den ganzen Tag über interagieren. Die ersten Computer verzichteten jedoch auf sie: Eingabewerkzeuge durchliefen einen beeindruckenden Entwicklungspfad.



Mikhail Fedosov , Art Director von Nanosemantics und Sprecher des Product Design Weekend- Kurses, sammelte für uns eine kurze Geschichte der Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen und sprach über alternative Methoden der Dateneingabe und Systeme, die in naher Zukunft populär werden könnten. Unter dem Schnitt viel Text und Fotos, die Nostalgie verursachen.

Plug-in-Schaltmethode

Der erste universelle elektronische Digitalcomputer, der zur Lösung einer Vielzahl von Aufgaben neu programmiert werden konnte, wurde 1945 geschaffen.



Die Benutzer der ersten Computer waren ausschließlich Ingenieure und Programmierer: Die Interaktion mit dem System erfolgte über Stecker, Lochkarten und Lochbänder.

Kippschalter

Einer der ersten PCs war der Altair-8800. Die Maschine hatte weder eine Tastatur noch einen Bildschirm. Benutzer gaben Programme und Daten für sie im Binärformat ein und klickten auf einen Satz kleiner Tasten, die nur zwei Positionen einnehmen konnten: Auf und Ab. Die Ergebnisse wurden auch im Binärcode gelesen - von Glühbirnen.

Teletyp und die ersten Tastaturen

Teletype ist eine elektromechanische Druckmaschine, mit der Textnachrichten zwischen zwei Teilnehmern über einen einfachen elektrischen Kanal gesendet werden.
Computer verwendeten Teletypen zur Eingabe und Ausgabe von Informationen. Sie hatten keine Anzeigen - der Benutzer konnte erst nach dem Empfang eines speziellen Signals auf dem Band mit der Eingabe eines Befehls im Eingabefenster beginnen.

Es ist interessant, dass es zu dieser Zeit noch keine Standards für die Anordnung von Tasten und Steuertasten gab und jeder Computerhersteller ein Informationseingabesystem auf der Grundlage seiner eigenen Überlegungen baute.



Eine der ersten Tastaturen für PCs, hergestellt 1974 nach dem Entwurf von Tom Knight vom Massachusetts Institute of Technology. Die Tastatur enthielt viele Steuertasten und Modifizierertasten. Auch jetzt sieht das Design gut aus. Besonders hervorzuheben ist das Schlüsselklassifizierungssystem: Die Dateneingabetasten sind grau, die Steuertasten sind blau mit weißem Text, die Modifizierertasten sind blau mit schwarzem Text.

Manipulator grafischer Informationen (Maus)

Die in den 80er Jahren in der UdSSR hergestellte Computermaus wurde im Volksmund "Ratte" genannt.



Die Metallkugel sieht besonders hart aus.



Natürlich ist dies nicht die erste Maus der Welt, sondern eine der ersten, die in der UdSSR hergestellt wurde. Übrigens wurde als eines der Schlüsselelemente des Mechanismus ein herkömmliches Lager verwendet, das im Traktorwerk in Tscheljabinsk hergestellt wurde. Hier ist ein interessanter Auszug aus der Beschreibung der Arbeitsprinzipien:

„Die Erfindung bezieht sich auf Computertechnologie und kann zur Eingabe von Serviceinformationen verwendet werden. Um die Genauigkeit der Vorrichtung zu verbessern, werden Richtungssensoren eingeführt, die auf der Basis eines Planetensystems in Form von Kugellagern hergestellt sind und die Bildung von Ausgangssignalen gewährleisten, die die Drehrichtung der Sensorachsen entlang der X- und Y-Achse bestimmen, wodurch Fehler bei der Einstellung der in die Anschlüsse eingegebenen Koordinaten vermieden werden. "

Und die allererste Computermaus der Welt wurde 1964 vom amerikanischen Wissenschaftler Douglas Engelbar erfunden.

Touchscreen

Das 1972 erschienene PLATO IV-Computersystem verfügte über einen Touchscreen, dessen Betrieb auf einem Raster von Infrarotstrahlen beruhte, die im 16x16-Format segmentiert waren. Aber selbst diese geringe Genauigkeit ermöglichte es dem Benutzer, die ausgewählten Daten durch Tippen auf den Bildschirm an der richtigen Stelle einzugeben.

Teleautograph (Grafiktablett)

Der erste Teleautograph oder Grafiktablett wurde bereits 1888 erfunden. Das uns durch den Arbeitsmechanismus bekannteste und bekannteste der zuvor erfundenen ist das 1964 erfundene Tablet RAND Tablet. Das RAND-Tablet verwendete ein Leitergitter unter der Oberfläche des Tablets, dem elektrische Impulse zugeführt wurden, die durch den ternären Code von Gray codiert wurden. Ein kapazitiv gekoppelter Stift empfing dieses Signal, das dann wieder in Koordinaten decodiert werden konnte.



Ein interessantes Funktionsprinzip war eine Akustikplatte, deren Stift mithilfe einer Funkenstrecke - einer die Elektroden trennenden Luftspalte - Funken erzeugte. Die Klicks wurden durch eine Reihe von Mikrofonen trianguliert, um den Stift zu lokalisieren. Das Funktionsprinzip war jedoch ziemlich kompliziert, und die Tablets stürzten unter Fremdgeräuschen ab.

Besonders beliebte Tablets, die nach der Veröffentlichung von AutoCAD erhalten wurden.

Spracherkennung

Das erste Gerät zur Spracherkennung erschien 1952, es konnte die von einer Person gesprochenen Zahlen erkennen. 1963 wurde in den USA ein Gerät eingeführt, das ganze Phrasen erkennen und Befehle ausführen konnte.

Jetzt entwickeln sich Sprachschnittstellen aktiv. Erstens trägt die Entstehung und Entwicklung neuronaler Netze zu einer genaueren Spracherkennung bei, was die Qualität dieser Technologie und damit ihre Popularität erhöht. Die Technologie hat ein so hohes Niveau erreicht, dass selbst die Sprache einer Person mit unvollständiger Aussprache, die sich an einem relativ lauten Ort befindet, erfolgreich erkannt wird.

Zweitens gibt es viele Geräte, bei denen die Spracheingabe manchmal bequemer ist als bei allen anderen: zum Beispiel Navigatoren oder intelligente Lautsprecher.

Der dritte Grund für die Beliebtheit der Spracheingabe ist der große Markt in China, auf dem aufgrund der Schwierigkeit, Hieroglyphen einzugeben, Spracheingaben und Sprachnachrichten weit verbreitet sind.

Neben Giganten wie Amazon Alexa, Google Assistant, Siri oder Alice Yandex treten kleine, aber starke Player auf dem Markt auf, beispielsweise der von Mikhail Fedosov entwickelte Sprachassistent SOVA (Smart Open Virtual Assistant).

Das Hauptmerkmal dieses intelligenten Lautsprechers ist die dezentrale Spracherkennung, deren Verwendung es den Entwicklern zufolge ermöglicht, die vollständige Erfassung vertraulicher Benutzerinformationen zu verweigern. SOVA-Entwickler verwenden außerdem vollständig Open Source-Code, damit Entwickler von Drittanbietern das Column Intelligence-Modul verbessern können.



Es ist anzumerken, dass wir immer noch mehr oder weniger alle diese Eingabegeräte verwenden. Seit den sechziger Jahren hat sich ideologisch wenig geändert. Die beliebtesten Methoden zur Eingabe von Informationen sind nach wie vor Computermaus, Touchpad und Sprachbefehle, obwohl sich die Verwendungshäufigkeit der einzelnen Befehle geändert hat.

Programmierer und Ingenieure versuchten jedoch, neue Arten der Interaktion mit dem Benutzer zu schaffen. Einige waren erfolgreicher und gingen in Produktion, während andere Prototypen blieben. Einige Geräte sind völlig innovativ, während andere nur dazu dienen, vorhandene Funktionen zu erweitern oder zu verbessern. Schauen wir uns einige davon an.

Trackball

Trackball ist ein Dateneingabegerät, bei dem es sich tatsächlich um eine invertierte mechanische Computermaus handelt. Das Funktionsprinzip ist ähnlich. Der einzige Unterschied besteht darin, dass der Benutzer den Ball nicht auf der Oberfläche rollt, sondern den Ball um die Maus selbst rollt.



Modernere Variationen des Trackballs sind in Gamepads oder Mäuse integriert.



Einer der Hersteller von Trackballs, ITAC Systems, behauptet, dass nach vier Stunden aktiver Nutzung der Maus aufgrund von Ermüdung des Handgelenks die Hand bis zu 60% schwächer wird, während die Verwendung des Trackballs die untersuchten Indikatoren für Handermüdung nicht beeinflusst.

Aufgrund der Spannung in den Handmuskeln verwenden viele Designer Grafiktabletts, auch wenn sie sich nicht für Funktionen wie Druckkraft oder eine große Arbeitsfläche interessieren.

Viele Leute mögen auch das klare Feedback des Geräts (solche Leute kaufen absichtlich lautere Tastaturen). 2016 veröffentlichte das koreanische Unternehmen Pantech das Pantech Sky IM-100-Smartphone, bei dem das Einstellrad eine wichtige Rolle spielte. Das Video zeigt, wie es funktioniert.


Aber Trackballs haben weder damals noch heute viel an Popularität gewonnen. Das Pantech-Smartphone war kein Hit, obwohl es eine kleine Gruppe von Fans fand.

Gamecontroller

Es gibt viele Gamecontroller, die die Interaktion der Benutzer mit realen Dingen aus unserem täglichen Leben simulieren. Der wohl berühmteste von ihnen ist Guitar Hero.



Die Essenz dieses Spiels besteht darin, die Tasten rechtzeitig zu drücken. Wenn der Benutzer diese Aufgabe bewältigt, klingt der Titel, den er „spielt“, kontinuierlich und schön. Wenn eine Person die Tasten nicht drückt, ist ein Rasseln zu hören und die Melodie wird unterbrochen. Einige Handwerker haben es sogar geschafft, Dark Soul auf eine Gitarre aus dem Guitar Hero-Set zu übertragen.

Von den ungewöhnlichen Dateneingabegeräten in Spielen kann man feststellen, dass das Tony Hawk Ride-Gerät ein Skateboard imitiert. Das Thrustmaster Flight MFD Cougar-Gerät für Flugsimulatoren wird ebenfalls hervorgehoben - es wird hauptsächlich für Microsoft Flight Simulator X verwendet.

Alternativen zu bekannten Geräten

Tatsächlich handelt es sich hierbei nicht einmal um Alternativen, sondern um modifizierte Geräte zur Eingabe vertrauter Informationen, die nach denselben Prinzipien arbeiten, jedoch andere Technologien verwenden.

Projektionstastatur

Eine Tastatur, die auf eine ebene Fläche projiziert. Es funktioniert mit einem Sensor, der erkennt, auf welche Schaltfläche der Benutzer klickt. Aber bevor diese Tastatur erschien, hatte sie bereits an Relevanz verloren. Erstens erhält der Benutzer nicht das übliche Feedback von der Tastatur. Dies verlangsamt die Eingabe und ermöglicht es Ihnen fast nicht, blind zu tippen. Zweitens hat jeder die üblichen Smartphones, auf denen Sie schnell Text eingeben können, und es macht keinen Sinn, eine andere Box in Form dieses Geräts mitzunehmen.

Schlagring

Tap Keyboard wird auf die Hände gelegt und liest die Position der Finger im Raum. Es hat Analoga, aber sie lesen die Bewegungen des Benutzers nicht gut, und alle Vorteile solcher Geräte überschneiden sich sehr schnell mit dieser Tatsache. Die Tastatur der Schlagring wird in einem kürzlich erschienenen Artikel über Habré ausführlicher beschrieben.

Mausring

EasySMX Ring Mouse - ein Mausring.



Es ist unwahrscheinlich, dass es für den täglichen Gebrauch geeignet ist, aber zum Beispiel als Clicker für Präsentationen ist es sehr nützlich.

Bewegungserfassung. Nahe Zukunft?

Der Leap ist ein kleines USB-Gerät mit Kameras und Sensoren, das Handbewegungen erfasst und Informationen an einen Computer überträgt. Entwickelt von OcuSpec.



Bisher sieht das Gerät feucht aus, der Erfassungswinkel ist ziemlich eng und die Genauigkeit ist schlecht. Sie haben einen eigenen Markt, auf dem Sie das Gerät testen können. Vor allem aber entwickelt das Unternehmen seine Sensoren weiter und sieht die Aussicht auf sein Gerät in Kombination mit einer Virtual / Augmented Reality-Brille.



Es ist besonders frisch, dass die Hand hinter dem Objekt "vorbeigeht". LeapMotion erstellt ein 3D-Modell der Hand und „wischt“ einen Teil des Objekts ab. Auf ihrem YouTube-Kanal gibt es viele Videos , die diese Technologie demonstrieren. Zumindest im Video ist die Erkennung jetzt viel klarer als nur bei The Leap. Aber mal sehen, was in den Release-Versionen des Produkts passieren wird.

Eye-Tracker

Mit Tobii Eye Tracker 4C erkennt der Computer die Blickrichtung des Benutzers. Das Gerät besteht aus Kameras und Sensoren. Im persönlichen Gebrauch dient es als Ergänzung zu Tastatur, Maus oder Gamepad, meistens für Spiele. Wenn Sie dieses Gerät beispielsweise im Spiel verwenden, können Sie auf Gegner zielen. In einigen Spielen (z. B. Elite Dangerous) dreht sich die Kamera in Abhängigkeit von der Blickrichtung des Benutzers, wodurch ein Gefühl der Realität entsteht und in das Spiel eingetaucht wird.



Neben Spielen werden solche Geräte häufig in Unternehmen eingesetzt, um beispielsweise ein Design oder Produkt zu erforschen. Sie können verfolgen, wo eine Person bei der ersten Bekanntschaft mit einem Produkt zuerst hinschaut, oder eine Heatmap erstellen und anhand dieser Daten den Kontrast von Elementen erhöhen oder verringern.

Diejenigen, die dieses Gerät verwendet haben, stellen fest, dass es auch im Dunkeln einwandfrei funktioniert (genügend Licht vom Monitor) und die Brille, die der Benutzer tragen kann, den ordnungsgemäßen Betrieb des Geräts nicht beeinträchtigt.

Eye Tracker ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie Sie vorhandene Methoden der menschlichen Interaktion mit der Maschine verbessern können, ohne den Benutzer zum Neulernen zu zwingen, sondern den vorhandenen Prozess nur harmonisch zu ergänzen.

Neuro-Schnittstellen

Die Neuro-Schnittstelle ist die Interaktion einer Person und einer Maschine durch die Impulse des Gehirns. Es gibt viele Unternehmen, die an neuronalen Schnittstellen beteiligt sind, z. B. Ctrl Labs (Informationen durch Lesen der Muskelaktivität des Benutzers abrufen) oder Emotiv (Interaktion durch Analyse der Gehirnaktivität des Benutzers). Derzeit hat jedoch kein Unternehmen signifikante Fortschritte in diesem Bereich erzielt: In der Regel werden ihre Fähigkeiten durch das Bewegen von Objekten auf dem Bildschirm eingeschränkt.

Fazit

In dem Artikel werden möglicherweise die häufigsten Arten der Interaktion zwischen Mensch und Maschine betroffen. Aber es gibt noch viele hier nicht beschriebene, aber nicht weniger interessante Geräte. Es gibt also Möglichkeiten, mit Geräten für Menschen mit besonderen Bedürfnissen zu interagieren - zum Beispiel mit der Zunge oder dem Gesäß zu steuern. Experimentelle Prothesen binden sich an das menschliche Nervensystem und lernen selbst: Je länger eine Person sie verwendet, desto einfacher ist es für sie, sie zu verwalten, und desto leichter haben sie die Kontrolle.

Weitere Informationen zu Verwaltungsschnittstellen und anderen Elementen des Produktdesigns finden Sie in unserem Kurs zum Produktdesignwochenende , der am 22. und 23. Dezember stattfindet. Mikhail Fedosov erklärt Ihnen, wie Sie das Produkt funktional verbessern, worauf Sie bei der Bewertung der Benutzeroberfläche achten müssen und wie Sie sich nicht in Trends verlieren.