触摸屏和触摸板是我们整天与之互动的事物。 但是，第一批计算机却没有它们：输入工具经历了令人印象深刻的发展历程。



纳米语义学的艺术总监， 产品设计周末课程的发言人米哈伊尔·费索索夫 （ Mikhail Fedosov）为我们收集了人机界面开发的简要历史，讨论了数据输入的替代方法和系统，这些方法可能会在不久的将来流行。 削减很多文字和照片，引起怀旧之情。

插件切换方式

1945年创建了第一台通用电子数字计算机，可以对其进行重新编程以解决各种各样的任务。



第一台计算机的用户完全是工程师和程序员：与系统的交互是通过插头，打孔卡和打孔带进行的。

拨动开关

首批个人计算机之一是Altair-8800。 机器既没有键盘也没有屏幕。 用户以二进制格式为其输入程序和数据，单击一组仅占据两个位置的小键：向上和向下。 还以二进制代码-通过发光灯泡读取结果。

电传打字机和第一个键盘

Teletype是一种机电式打印机，用于通过简单的电子通道在两个订户之间发送文本消息。
计算机使用电传打字机输入和输出信息。 它们没有显示-用户只有在磁带上收到特殊信号后，才能开始在输入窗口中键入命令。

有趣的是，当时还没有按键和控制按钮布局的标准，每个计算机制造商都根据自己的考虑建立了一个信息输入系统。



1974年，麻省理工学院的汤姆·奈特（Tom Knight）设计制造出第一批用于PC的键盘。 键盘包含许多控制键和修饰键。 即使现在，设计看起来也不错。 特别值得注意的是密钥分类系统：数据输入键为灰色，控制键为蓝色和白色文本，修改键为蓝色和黑色文本。

图形信息操纵器（鼠标）

上世纪80年代在苏联制造的计算机鼠标通常被称为“老鼠”。



金属球看起来特别刺眼。



自然，这不是世界上第一个鼠标，而是苏联制造的第一个鼠标。 顺便说一下，作为该机构的关键要素之一，使用了车里雅宾斯克拖拉机厂生产的传统轴承。 这是对工作原理的描述中的一个有趣的摘录：

“本发明涉及计算机技术，可用于输入服务信息。 为了提高设备的精度，将基于球轴承形式的行星系统制成的方向传感器引入其中，以确保形成确定传感器轴沿X和Y轴旋转方向的输出信号，从而消除了输入到端子的设置坐标中的误差。

1964年，美国科学家道格拉斯·恩格尔巴（Douglas Engelbar）发明了世界上第一台计算机鼠标。

触摸屏

1972年问世的PLATO IV计算机系统具有触摸屏，其操作基于以16x16格式分割的红外线网格。 但是，即使如此低的精度也允许用户通过在正确的位置点击屏幕来输入所选数据。

远程签名（图形输入板）

1888年已经发明了第一台遥测笔或图形输入板。 在工作原理上，我们最熟悉的，也是最先发明的，是1964年发明的RAND平板电脑。 RAND数位板在数位板表面下方使用了一个导体网格，并向其提供了由格雷的三进制编码编码的电脉冲。 电容耦合笔接收到该信号，然后可以将其解码回坐标。



一个有趣的操作原理是用于声学平板电脑，其笔通过火花间隙-分隔电极的空气间隙来产生火花。 通过一系列麦克风对点击进行了三角定位，以定位笔。 但是操作原理相当复杂，药片在外来噪音下坠毁。

AutoCAD发行后特别受欢迎的平板电脑。

语音识别

第一台用于语音识别的设备出现在1952年，它可以识别一个人说的数字。 1963年，美国推出了一种可以识别整个短语并执行命令的设备。

现在，语音接口正在积极开发中。 首先，神经网络的出现和发展有助于更准确的语音识别，提高了这项技术的质量，并因此提高了其普及性。 该技术已经达到了很高的水平，即使位于相对嘈杂的地方的语音不完美的人的语音也能被成功识别。

其次，在许多设备中，语音输入有时比其他任何设备都更方便：例如，导航器或智能扬声器。

语音输入普及的第三个原因是中国的巨大市场，由于难以输入象形文字，语音输入和语音消息被广泛使用。

除了诸如Amazon Alexa，Google Assistant，Siri或Alice Yandex之类的巨头外，市场上还出现了一些规模较小但实力雄厚的公司，例如由Mikhail Fedosov开发的语音助手SOVA（智能开放虚拟助手）。

这种智能扬声器的主要功能是分散式语音识别，根据开发商的说法，使用该功能可以使您拒绝完全收集用户的机密信息。 SOVA开发人员还使用完全开放源代码，以使第三方开发人员可以改进列智能模块。



可能注意到，我们仍然或多或少地使用所有这些输入设备。 从六十年代开始，思想上几乎没有改变。 输入信息最流行的方式仍然是计算机鼠标，触摸板和语音命令，尽管它们中每一种的使用频率都已改变。

但是程序员和工程师试图创建与用户交互的新方法。 一些更成功并投入生产，而另一些仍为原型。 有些设备是完全创新的，而另一些设备仅旨在扩展或改善现有功能。 让我们看看其中的一些。

轨迹球

轨迹球是一种数据输入设备，实际上是一种倒置机械鼠标。 操作原理相似，唯一的区别是用户无需在表面上滚动鼠标，而是将球绕鼠标自身滚动。



轨迹球的更多现代变体已集成到游戏板或鼠标中。



轨迹球的制造商之一ITAC Systems声称，由于手腕疲劳而活跃使用鼠标四个小时后，手的力量下降了60％，而使用轨迹球不会影响所研究的手疲劳指标。

正是由于手部肌肉的张力，许多设计师使用了数位板，即使他们并不在意压力或较大的工作表面等功能。

同样，许多人喜欢设备的清晰反馈（这些人有意购买更大声的键盘）。 2016年，韩国公司Pantech发布了Pantech Sky IM-100智能手机，其中控制轮是关键功能。 视频显示了它的功能。


但是，轨迹球无论是那时还是现在都没有获得很大的普及。 尽管泛泰智能手机设法找到了一小群粉丝，但它并没有受到欢迎。

游戏控制器

有很多游戏控制器可以模拟用户与我们日常生活中真实事物的交互。 其中最有名的可能是吉他英雄。



该游戏的本质是及时按下按钮。 如果用户完成了这项任务，那么他“播放”的音轨就会连续不断地发出优美的声音。 如果一个人没有按下按钮，就会听到嘎嘎声，并且旋律会中断。 一些工匠甚至设法通过了《吉他英雄》套装中的吉他来传递《黑暗之魂 》。

在游戏中异常的数据输入设备中，可以注意到模仿滑板的Tony Hawk Ride设备。 还突出显示了用于飞行模拟器的Thrustmaster Flight MFD Cougar设备-它主要用于Microsoft Flight SimulatorX。

熟悉设备的替代品

实际上，这些甚至不是替代品，而是经过修改的，熟悉的信息输入设备，它们以相同的原理工作，但使用其他技术。

投影键盘

投影到平坦表面上的键盘。 它与传感器一起使用，该传感器检测用户单击了哪个按钮。 但是在此键盘出现之前，它已经失去了相关性。 首先，用户没有从键盘获得通常的反馈，这减慢了打字速度，并且几乎不允许您盲目地打字。 其次，每个人都具有可以在其上快速键入文本的常规智能手机，因此以这种设备的形式随身携带另一个盒子毫无意义。

铜指关节

Tap Keyboard放在手上，并在空间中读取手指的位置。 它具有类似物，但是它们不能很好地读取用户的动作，因此此类设备的所有优势很快就会与这一事实重叠。 在最近的Habré 文章中更详细地描述了指节铜管键盘。

鼠标环

EasySMX环形鼠标-鼠标环。



它不太可能适合日常使用，但是，例如，作为演示文稿的点击器将非常有用。

运动捕捉。 不久的将来？

Leap是带有摄像头和传感器的小型USB设备，可捕获手部动作并将信息传输到计算机。 由OcuSpec开发。



到目前为止，该设备看起来很潮湿，捕获角度很窄，并且精度很差。 他们有自己的市场，可以在其中测试设备。 但最重要的是，该公司继续开发其传感器，并看到结合虚拟/增强现实眼镜的设备前景。



手“越过”物体的后面特别新鲜。 LeapMotion构建手部和对象的“擦拭”部分的3D模型。 他们的YouTube频道上有很多视频证明了这种技术。 现在，至少在视频中，识别比使用The Leap更加清晰。 但是，让我们看看该产品的发行版本将发生什么。

眼动仪

Tobii Eye Tracker 4C帮助计算机识别用户注视的方向。 该设备包括摄像头和传感器。 在个人使用中，它通常用作游戏的键盘，鼠标或游戏板的附加部件。 例如，在游戏中使用此设备，您可以瞄准对手。 在某些游戏中（例如，Elite Dangerous），摄像头会根据用户注视的方向旋转，从而营造一种真实感，沉浸在游戏中。



除游戏外，此类设备还经常用于商业中，例如研究设计或产品。 您可以追踪一个人在初次接触产品时首先要看的地方，或者绘制热图，并根据这些数据增加或减少元素的对比度。

使用该设备的人请注意，即使在黑暗（监视器发出足够的光线）下，它也能正常工作，并且用户可以戴的眼镜不会干扰设备的正确操作。

Eye Tracker是一个很好的示例，它说明了如何改进现有的与机器进行人机交互的方法，而不是强迫用户重新学习，而只是和谐地补充了现有过程。

神经接口

神经接口是人与机器通过大脑冲动的相互作用。 神经接口涉及许多公司，例如Ctrl Labs（通过读取用户的肌肉活动获取信息）或Emotiv（通过分析用户的大脑活动进行交互）。 但是，目前还没有公司在这一领域取得重大进展：通常，其功能受到在屏幕上移动对象的限制。

结论

在本文中，人与机器之间最常见的交互方式可能会受到影响。 但是这里仍然有许多未描述的设备，但同样有趣。 因此，有多种方法可以与有特殊需要的人进行设备交互-例如，使用舌头或臀部进行控制。 实验性假肢与人的神经系统结合并自我学习：一个人使用它们的时间越长，他就越容易管理它们，并且它们也变得易于控制。

您可以在12月22日至23日举行的“ 产品设计周末”课程中了解有关管理界面和产品设计其他要素的更多信息。 Mikhail Fedosov将告诉您如何在功能上改进产品，评估界面时要寻找的内容以及如何不迷失趋势。