Telas sensíveis ao toque e touchpads são as coisas com as quais interagimos ao longo do dia. No entanto, os primeiros computadores passaram sem eles: as ferramentas de entrada passaram por um impressionante caminho evolutivo.



Mikhail Fedosov , diretor de arte da Nanosemantics e palestrante do curso Design de Produto no fim de semana , reuniu para nós uma breve história do desenvolvimento de interfaces homem-máquina, falou sobre métodos alternativos de entrada de dados e sistemas que podem se tornar populares em um futuro próximo. Sob o corte, muitos textos e fotos causam nostalgia.

Método de comutação de plug-in

O primeiro computador digital eletrônico de uso geral que pode ser reprogramado para resolver uma ampla gama de tarefas foi criado em 1945.



Os usuários dos primeiros computadores eram exclusivamente engenheiros e programadores: a interação com o sistema ocorria através de plugues, cartões perfurados e fitas perfuradas.

Chaves de alternação

Um dos primeiros computadores pessoais foi o Altair-8800. A máquina não tinha teclado nem tela. Os usuários inseriram programas e dados para eles em formato binário, clicando em um conjunto de pequenas teclas que poderiam ocupar apenas duas posições: para cima e para baixo. Os resultados também foram lidos em código binário - por lâmpadas luminosas.

Teletipo e os primeiros teclados

O Teletype é uma máquina de impressão eletromecânica usada para enviar mensagens de texto entre dois assinantes através de um canal elétrico simples.
Os computadores usavam teletipos para inserir e enviar informações. Eles não tinham telas - o usuário poderia começar a digitar um comando na janela de entrada somente após receber um sinal especial na fita.

É interessante que naquela época ainda não havia padrões para o layout de teclas e botões de controle, e cada fabricante de computador construiu um sistema de entrada de informações com base em suas próprias considerações.



Um dos primeiros teclados para PCs, fabricado em 1974 pelo design de Tom Knight, do Massachusetts Institute of Technology. O teclado continha muitas teclas de controle e teclas modificadoras. Mesmo agora, o design parece bom. Destaca-se o sistema de classificação de teclas: as teclas de entrada de dados são cinza, as teclas de controle são azuis com texto em branco, as teclas modificadoras são azuis com texto em preto.

Manipulador de informações gráficas (mouse)

O mouse de computador criado na URSS nos anos 80 foi chamado popularmente de "rato".



A bola de metal parece especialmente dura.



Naturalmente, este não é o primeiro mouse do mundo, mas um dos primeiros criados na URSS. A propósito, como um dos elementos-chave do mecanismo, foi utilizado um rolamento convencional fabricado na fábrica de tratores de Chelyabinsk. Aqui está um extrato interessante da descrição dos princípios do trabalho:

“A invenção se refere à tecnologia de computador e pode ser usada para inserir informações de serviço. Para melhorar a precisão do dispositivo, são introduzidos sensores de direção feitos com base em um sistema planetário na forma de rolamentos de esferas, que garantem a formação de sinais de saída que determinam a direção de rotação dos eixos dos sensores ao longo dos eixos X e Y, o que elimina erros na definição das coordenadas inseridas nos terminais. "

E o primeiro mouse de computador do mundo foi inventado em 1964 pelo cientista americano Douglas Engelbar.

Tela de toque

O sistema de computador PLATO IV, que apareceu em 1972, tinha uma tela de toque cuja operação era baseada em uma grade de raios infravermelhos segmentados no formato 16x16. Mas mesmo essa baixa precisão permitiu ao usuário inserir os dados selecionados tocando na tela no lugar certo.

Teleautógrafo (mesa gráfica)

A primeira teleautografia, ou tablet gráfico, foi inventada já em 1888. O mais familiar para nós pelo mecanismo de trabalho e o mais famoso dos inventados anteriormente é o tablet RAND Tablet, inventado em 1964. O RAND Tablet usava uma grade de condutores abaixo da superfície do tablet, à qual eram fornecidos impulsos elétricos codificados pelo código ternário de Gray. Uma caneta capacitivamente acoplada recebeu esse sinal, que poderia ser decodificado novamente em coordenadas.



Um princípio operacional interessante era para um tablet acústico, cuja caneta gerava faíscas usando um espaço de centelha - um espaço de ar que separa os eletrodos. Os cliques foram triangulados por uma série de microfones para localizar a caneta. Mas o princípio de operação era bastante complicado, e os tablets caíam sob ruídos estranhos.

Comprimidos particularmente populares recebidos após o lançamento do AutoCAD.

Reconhecimento de fala

O primeiro dispositivo para reconhecimento de fala apareceu em 1952, capaz de reconhecer os números falados por uma pessoa. E em 1963, um dispositivo foi introduzido nos Estados Unidos, capaz de reconhecer frases inteiras e executar comandos.

Agora, as interfaces de voz estão se desenvolvendo ativamente. Primeiro, o surgimento e o desenvolvimento de redes neurais contribuem para um reconhecimento de voz mais preciso, aumentando a qualidade dessa tecnologia e, como resultado, sua popularidade. A tecnologia alcançou um nível tão alto que até o discurso de uma pessoa com pronúncia imperfeita, localizada em um local relativamente barulhento, é reconhecido com sucesso.

Em segundo lugar, existem muitos dispositivos em que a entrada de voz às vezes é mais conveniente do que qualquer outro: por exemplo, navegadores ou alto-falantes inteligentes.

A terceira razão para a popularidade da entrada de voz é o grande mercado na China, onde, devido à dificuldade de digitar hieróglifos, a entrada e as mensagens de voz são amplamente utilizadas.

Além de gigantes como Amazon Alexa, Google Assistant, Siri ou Alice Yandex, jogadores pequenos mas fortes aparecem no mercado, por exemplo, o assistente de voz SOVA (Smart Open Virtual Assistant), desenvolvido por Mikhail Fedosov.

A principal característica desse alto-falante inteligente é o reconhecimento de fala descentralizado, cuja utilização, segundo os desenvolvedores, permite que você se recuse a coletar completamente as informações confidenciais do usuário. Os desenvolvedores de SOVA também usam código-fonte totalmente aberto para permitir que desenvolvedores de terceiros melhorem o módulo de inteligência de coluna.



Pode-se notar que ainda usamos todos esses dispositivos de entrada em maior ou menor grau. Desde os anos sessenta, pouco mudou ideologicamente. As formas mais populares de inserir informações ainda são o mouse do computador, o touchpad e os comandos de voz, embora a frequência de uso de cada uma delas tenha mudado.

Mas programadores e engenheiros tentaram criar novas maneiras de interagir com o usuário. Alguns tiveram mais sucesso e entraram em produção, enquanto outros continuaram sendo protótipos. Alguns dispositivos são algo completamente inovador, enquanto outros são projetados apenas para expandir ou melhorar a funcionalidade existente. Vamos olhar para alguns deles.

Trackball

O Trackball é um dispositivo de entrada de dados que, de fato, é um mouse de computador mecânico invertido. O princípio de operação é semelhante, a única diferença é que, em vez de rolar o mouse na superfície, o usuário rola a bola ao redor do próprio mouse.



Variações mais modernas do trackball estão integradas em gamepads ou mouses.



Um dos fabricantes de trackballs, a ITAC Systems, afirma que após quatro horas de uso ativo do mouse devido à fadiga do pulso, a mão fica 60% mais fraca, enquanto o uso do trackball não afeta os indicadores estudados de fadiga da mão.

É por causa da tensão nos músculos da mão que muitos designers usam tablets gráficos, mesmo que não se importem com recursos como força de pressão ou uma grande superfície de trabalho.

Além disso, muitas pessoas gostam do feedback claro do dispositivo (essas pessoas intencionalmente compram teclados mais altos). Em 2016, a empresa coreana Pantech lançou o smartphone Pantech Sky IM-100, no qual a roda de controle era uma característica fundamental. O vídeo mostra como ele funciona.


Mas os trackballs nem naquela época nem agora ganharam muita popularidade. O smartphone Pantech não foi um sucesso, embora tenha conseguido encontrar um pequeno grupo de fãs.

Controladores de jogo

Existem muitos controladores de jogo que simulam a interação do usuário com coisas reais de nossas vidas diárias. Provavelmente o mais famoso deles é o Guitar Hero.



A essência deste jogo é pressionar os botões no tempo. Se o usuário lidar com essa tarefa, a faixa que ele "toca" soa contínua e lindamente. Se uma pessoa não pressiona os botões, um barulho é ouvido e a melodia é interrompida. Alguns artesãos até conseguiram passar Dark Soul em uma guitarra do conjunto Guitar Hero.

Dos dispositivos incomuns de entrada de dados nos jogos, pode-se notar o dispositivo Tony Hawk Ride imitando um skate. O dispositivo Thrustmaster Flight MFD Cougar para simuladores de vôo também é destacado - é usado principalmente para o Microsoft Flight Simulator X.

Alternativas a dispositivos familiares

De fato, essas nem sequer são alternativas, mas dispositivos de entrada de informações familiares modificados que funcionam com os mesmos princípios, mas usando outras tecnologias.

Teclado de projeção

Um teclado que se projeta em uma superfície plana. Funciona com um sensor que detecta em qual botão o usuário clica. Mas antes que esse teclado aparecesse, ele já havia perdido relevância. Em primeiro lugar, o usuário não obtém o feedback habitual do teclado, e isso torna a digitação mais lenta e quase não permite que você digite às cegas. Em segundo lugar, todo mundo tem os smartphones habituais nos quais você pode digitar rapidamente o texto e não faz sentido carregar outra caixa com você na forma deste dispositivo.

Juntas de latão

Toque em Teclado é colocado nas mãos e lê a posição dos dedos no espaço. Possui análogos, mas eles não lêem bem os movimentos do usuário e todas as vantagens de tais dispositivos rapidamente se sobrepõem a esse fato. O teclado das juntas de latão é descrito em mais detalhes em um artigo recente sobre Habré.

Anel do mouse

EasySMX Ring Mouse - um anel do mouse.



É improvável que seja adequado para o uso diário, mas, por exemplo, como um clicker para apresentações será bastante útil.

Captura de movimento. Futuro próximo?

O Leap é um pequeno dispositivo USB com câmeras e sensores que captura os movimentos das mãos e transfere informações para um computador. Desenvolvido por OcuSpec.



Até agora, o dispositivo parece úmido, o ângulo de captura é bastante estreito e a precisão é baixa. Eles têm seu próprio mercado, onde você pode testar o dispositivo. Mas o mais importante é que a empresa continua a desenvolver seus sensores e vê a perspectiva de seu dispositivo em combinação com óculos de realidade virtual / aumentada.



É especialmente novo que a mão "passe" atrás do objeto. O LeapMotion cria um modelo 3D da mão e limpa a parte do objeto. Existem muitos vídeos no canal do YouTube que demonstram essa tecnologia. Agora, pelo menos no vídeo, o reconhecimento é muito mais claro do que apenas com o The Leap. Mas vamos ver o que acontecerá nas versões de lançamento do produto.

Rastreador ocular

O Tobii Eye Tracker 4C ajuda o computador a reconhecer a direção do olhar do usuário. O dispositivo consiste em câmeras e sensores. No uso pessoal, ele atua como uma adição ao teclado, mouse ou gamepad, na maioria das vezes para jogos. Por exemplo, usando este dispositivo no jogo, você pode mirar nos oponentes. Em alguns jogos (por exemplo, Elite Dangerous), a câmera gira dependendo da direção do olhar do usuário, o que cria uma sensação de realidade, imersão no jogo.



Além dos jogos, esses dispositivos são frequentemente usados ​​nos negócios, por exemplo, para pesquisar um design ou produto. É possível rastrear onde uma pessoa olha antes de tudo o primeiro conhecimento de um produto ou fazer um mapa de calor e, com base nesses dados, aumentar ou diminuir o contraste de elementos.

Aqueles que usaram este dispositivo observaram que ele funciona bem mesmo no escuro (luz suficiente do monitor), e os óculos que o usuário pode usar não interferem no funcionamento correto do dispositivo.

O Eye Tracker é um ótimo exemplo de como você pode melhorar os métodos existentes de interação humana com a máquina, sem forçar o usuário a reaprender, mas apenas complementando harmoniosamente o processo existente.

Interfaces Neuro

A neurointerface é a interação de uma pessoa e uma máquina através dos impulsos do cérebro. Existem muitas empresas envolvidas em interfaces neurais, por exemplo, Ctrl Labs (obtenha informações lendo a atividade muscular do usuário) ou Emotiv (interaja analisando a atividade cerebral do usuário). No entanto, nenhuma empresa no momento mostrou progresso significativo nessa área: como regra, suas capacidades são limitadas ao mover objetos pela tela.

Conclusão

No artigo, talvez as formas mais comuns de interação entre homem e máquina sejam afetadas. Mas ainda há muitos não descritos aqui, mas não menos interessantes. Portanto, existem maneiras de interagir com dispositivos para pessoas com necessidades especiais - por exemplo, controlar usando a língua ou as nádegas. As próteses experimentais se ligam ao sistema neural humano e aprendem a si mesmas: quanto mais uma pessoa as usa, mais fácil é para gerenciá-las e mais fáceis elas se tornam no controle.

Você pode aprender mais sobre interfaces de gerenciamento e outros elementos do design de produtos em nosso curso Weekend de Design de Produto , que será realizado nos dias 22 e 23 de dezembro. Mikhail Fedosov lhe dirá como melhorar funcionalmente o produto, o que procurar ao avaliar a interface e como não se perder nas tendências.