Nejlepší počítačová rozhraní: minulost, současnost a budoucnost

Počítačoví vědci z celého světa se tento týden sejdou v Bostonu v hodin Interakce mezi počítačem a člověkem 2009 diskutovat o nejnovějším vývoji v počítačových rozhraních. Aby se shodovalo s událostí, představujeme souhrn nejlepších počítačových rozhraní minulosti, současnosti a budoucnosti.

Vícedotyková obrazovka: Microsoft Surface je příkladem vícedotykové obrazovky.

Příkazový řádek
Dědečkem všech počítačových rozhraní je příkazový řádek, který se objevil jako efektivnější způsob ovládání počítačů v 50. letech minulého století. Dříve musely být příkazy vkládány do počítače v dávkách, obvykle pomocí děrného štítku nebo papírové pásky. Dálnopisné stroje, které se běžně používaly pro telegrafní přenosy, byly upraveny jako způsob, jak mohou uživatelé měnit příkazy v průběhu procesu a přijímat zpětnou vazbu od počítače v téměř reálném čase.

Video zobrazovací jednotky umožnily rychlejší zobrazení informací z příkazového řádku. VT100, video terminál vydaný společností Digital Equipment Corporation (DEC) v roce 1978, je stále emulován některými moderními operačními systémy jako způsob zobrazení příkazového řádku.

Grafická uživatelská rozhraní, která se komerčně objevila v 80. letech 20. století, zjednodušila používání počítačů pro většinu lidí, ale příkazový řádek stále nabízí značný výkon a flexibilitu pro zkušené uživatele.

Myš
V dnešní době je těžké si představit stolní počítač bez jeho ikonického pomocníka: myši.

Vyvinutý před 41 lety Douglas Engelbart ve Stanford Research Institute v Kalifornii je myš neoddělitelně spjata s vývojem moderního počítače a také sehrála klíčovou roli ve vzestupu grafického uživatelského rozhraní. Engelbart předvedl myš spolu s několika dalšími klíčovými inovacemi, včetně hypertextu a spolupráce se sdílenou obrazovkou, na akci v San Franciscu v roce 1968.

Rané počítačové myši přicházely v různých tvarech a podobách, z nichž mnohé by dnes byly téměř k nepoznání. Avšak v době, kdy byly myši v 80. letech 20. století komerčně dostupné, byla forma nastavena. Po třech desetiletích a navzdory několika úpravám (včetně ztráty ocasu) zůstává myš relativně nezměněna. To neznamená, že společnosti nezkusily přidat nejrůznější vylepšení, včetně mini joysticku a vzduchového ventilátoru, aby se vaše ruce nepotily a byly chladné.

Logitech samotná nyní prodala více než miliardu těchto zařízení, ale někteří se domnívají, že myš je na poslední chvíli. Vzestup dalších intuitivnějších rozhraní nám může konečně uvolnit sevření myši.

Touchpad
Navzdory tvrdé konkurenci ze strany trackballů a tlačítkových joysticků se touchpad stal nejoblíbenějším rozhraním pro přenosné počítače.

U většiny touchpadů je prst uživatele snímán detekcí narušení elektrického pole způsobeného přirozenou kapacitou prstu. Je to princip, který byl použit již v roce 1953 kanadským průkopníkem elektronické hudby Hugh Le Caine , ovládat zabarvení zvuků produkovaných jeho raným syntezátorem, nazvaný Sackbut.

Touchpad je také důležitý jako předchůdce rozhraní dotykové obrazovky. A mnoho touchpadů nyní nabízí vícedotykové funkce, které rozšiřují rozsah možných použití. První vícedotykový touchpad pro počítač byl představen již v roce 1984 Bill Buxton , tehdy profesor počítačového designu a interakce na University of Toronto a nyní také hlavní výzkumník ve společnosti Microsoft.

Vícedotyková obrazovka
Zmiňme počítače s dotykovou obrazovkou a většina lidí si vybaví počítače od Applu iPhone nebo společnosti Microsoft Povrch . Ve skutečnosti je tato technologie stará již čtvrt století a debutovala v počítači HP-150 v roce 1983. Dávno předtím, než se stolní počítače staly běžnými, se v bankomatech používaly základní dotykové obrazovky, které zákazníkům, kteří byli převážně počítačově negramotní, umožnili používat počítač bez velkého tréninku.

Je však fér říci, že iPhone společnosti Apple pomohl oživit potenciál přístupu díky své vícedotykové obrazovce. Několik výrobců mobilních telefonů nyní nabízí vícedotyková zařízení a očekává se, že jak Windows 7, tak budoucí verze Apple Macbooku budou dělat totéž. Různé techniky mohou umožnit vícedotykové obrazovky: kapacitní snímání, infračervené záření, povrchové akustické vlny a v poslední době také snímání tlaku.

S touto renesanci můžeme očekávat zcela nový slovník gest navržený tak, aby usnadnil manipulaci s daty a vyvolávání příkazů. Ve skutečnosti může být jedním z problémů nalezení prostředků, jak reprodukovat existující příkazy intuitivním způsobem, říká srpna de los Reyes , výzkumník uživatelských zkušeností, který pracuje na Microsoft Surface.

Gesto Snímání
Kompaktní magnetometry, akcelerometry a gyroskopy umožňují sledovat pohyb zařízení. Pomocí ovladače Wii od Nintenda i iPhonu mohou uživatelé ovládat hry a aplikace fyzickým manévrováním každého zařízení vzduchem. Podobně je možné pozastavit a přehrávat hudbu na mobilním telefonu Nokia 6600 pouhým dvojitým klepnutím na zařízení.

Do tohoto trendu začínají narážet i nové mobilní aplikace. Drž hubu , například umožňuje uživatelům Nokie ztišit jejich telefon pouhým otočením displejem dolů. Další aplikace, tzv nAlertMe , používá 3D gestický přístupový kód, aby se zabránilo odcizení zařízení. Sluchátko vydá pronikavý alarm, pokud uživatel nepohne se zařízením předdefinovaným vzorem ve vzduchu, aby jej zapnul.

Dalším krokem v rozpoznávání gest je umožnit počítačům vizuálně lépe rozpoznat pohyby rukou a těla. Sony’s Eye ukázal, že jednoduché pohyby lze poměrně snadno rozpoznat. Sledování složitějších 3D pohybů v nepravidelném osvětlení je však obtížnější. Startupy, včetně Xtr3D , se sídlem v Izraeli, a Soft Kinetic, se sídlem v Belgii, vyvíjejí software pro počítačové vidění, který využívá infračervené záření pro herní aplikace se snímáním celého těla.

Oblong, startup se sídlem v Los Angeles, vyvinul prostorový operační systém, který rozpoznává gestické příkazy za předpokladu, že uživatel nosí pár speciálních rukavic.

Vynutit zpětnou vazbu
Oblast výzkumu zvaná haptika zkoumá způsoby, jak může technologie manipulovat s naším hmatem. Některé herní ovladače již vibrují nárazem na obrazovku a podobně se některé mobilní telefony při přepnutí do tichého režimu chvějí.

Mezi specializovanější haptické ovladače patří PHANTOM, vyrobený společností SensAble se sídlem ve Woburn, MA. Tato zařízení se již používají pro 3D design a lékařský výcvik – například umožňují chirurgovi procvičit složitý postup pomocí simulace, která nejen vypadá, ale také působí realisticky.

Haptika by mohla brzy přidat další rozměr i dotykovým obrazovkám: lepší simulací pocitu kliknutí na tlačítko při dotyku ikony. Vincent Hayward , přední odborník v této oblasti, na McGill University v Montrealu v Kanadě, předvedl, jak generovat různé vjemy spojené s různými ikonami na haptickém tlačítku. Z dlouhodobého hlediska Hayward věří, že bude dokonce možné použít haptiku k simulaci vjemu textur na obrazovce.

Hlas Uznání
Rozpoznávání řeči se vždy snažilo setřást pověst pomalého, neobratného a až příliš často nepřesného. Tato technologie se skutečně prosadila pouze ve specializovaných oblastech, kde se používá omezená a úzká podmnožina jazyků nebo kde jsou uživatelé ochotni investovat čas potřebný k trénování systému, aby rozpoznával jejich hlas.

To se nyní mění. Jak se počítače stávají výkonnějšími a analyzační algoritmy chytřejší, rozpoznávání řeči se bude i nadále zlepšovat, říká Robert Weidmen, viceprezident marketingu pro Odstín , společnost, která vyrábí Dragon Naturally Speaking.

Minulý rok Google spustil aplikaci pro hlasové vyhledávání pro iPhone, která uživatelům umožňuje vyhledávat bez stisknutí jakéhokoli tlačítka. Další aplikace pro iPhone, tzv Vlingo , lze ovládat zařízení i jinými způsoby: kromě vyhledávání může uživatel pomocí několika jednoduchých příkazů diktovat textové zprávy a e-maily nebo aktualizovat svůj status na Facebooku. V minulosti bylo výzvou přidat dostatečný výpočetní výkon pro mobilní telefon. Nyní však vyšší rychlosti přenosu dat znamenají, že je možné použít vzdálené servery k bezproblémovému zpracování požadovaného počtu.

Rozšířená realita
Vzrušujícím nově vznikajícím rozhraním je rozšířená realita, přístup, který spojuje virtuální informace se skutečným světem.

Nejstarší rozhraní rozšířené reality vyžadovala složité a objemné zařízení pro snímání pohybu a počítačovou grafiku. V poslední době musí mobilní telefony s výkonnými procesorovými čipy a senzory tuto technologii dostat do dosahu běžných uživatelů.

Příklady mobilní rozšířené reality zahrnují Nokia Mobilní aplikace pro rozšířenou realitu (MARA) a Wikititude , aplikace vyvinutá pro operační systém telefonu Android společnosti Google. Oba umožňují uživateli sledovat skutečný svět prostřednictvím obrazovky fotoaparátu s virtuálními poznámkami a štítky překrývajícími se nahoře. Pomocí MARA jsou tato virtuální data sbírána z bodů zájmu uložených v satelitní navigační aplikaci NavTeq. Wikitude, jak název napovídá, sbírá svá data z Wikipedie.

Tyto aplikace fungují tak, že monitorují data z arzenálu senzorů: GPS přijímače poskytují přesné informace o poloze, digitální kompasy určují, kterým směrem zařízení míří, a magnetometry nebo akcelerometry vypočítávají jeho orientaci. Projekt tzv Nokia Image Space posouvá to ještě o krok dále tím, že umožňuje lidem ukládat zážitky – obrázky, video, zvuky – na určité místo, aby je ostatní lidé mohli získat na stejném místě.

Prostorová rozhraní
Kromě toho, že umožňují rozšířenou realitu, mohou přijímače GPS, které se nyní nacházejí v mnoha telefonech, sledovat osoby geograficky. Vzniká tak řada nových her a aplikací, které vám umožní používat vaši polohu jako formu vstupu.

Google Latitude , například umožňuje uživatelům zobrazit svou polohu na mapě instalací softwaru do mobilního telefonu s podporou GPS. V říjnu 2008 již přibližně 3 000 aplikací pro iPhone vědělo o poloze. Jednou z takových aplikací pro iPhone je iNap , který je navržen tak, aby sledoval polohu osoby a probudil ji, než zmešká vlakovou nebo autobusovou zastávku. Nápad na to přišel poté, co se Jelle Prins z nizozemské softwarové vývojářské společnosti Moop obával, že zmešká svou zastávku na cestě na letiště. Aplikace se může připojit k oblíbenému programu plánování vlaků používanému v Nizozemsku a automaticky identifikovat vaše zastávky na základě vašich předchozích cestovních rutin.

Bezpečnostní síť , aplikace určující polohu vyvinutá pro platformu Android společnosti Google, umožňuje uživateli definovat části města, které považuje za obecně nebezpečné. Pokud se náhodou zatoulají do jedné z těchto zakázaných oblastí, program se aktivuje a spustí alarm a automaticky zavolá 911 pomocí hlasitého telefonu v reakci na rychlé zatřesení.

Rozhraní mozek-počítač
Pravděpodobně nejlepším počítačovým rozhraním a rozhraním, které zůstává poněkud stranou, je ovládání mysli.

Chirurgické implantáty nebo elektroencefalogramové (EEG) senzory lze použít ke sledování mozkové aktivity lidí s těžkými formami ochrnutí. Díky tréninku může tato technologie umožnit uzavřeným pacientům ovládat počítačový kurzor, aby hláskoval zprávy nebo řídil invalidní vozík.

Některé společnosti doufají, že přinesou stejný druh technologie rozhraní mozku a počítače (BCI) do hlavního proudu. Minulý měsíc, Neurosky , se sídlem v San Jose, CA, oznámila uvedení svého herního Bluetooth headsetu určeného k monitorování jednoduché aktivity EEG. Myšlenka je taková, že hráči mohou získat extra schopnosti v závislosti na tom, jak jsou klidní.

Kromě hraní her by mohla být technologie BCI možná použita ke zmírnění stresu a přetížení informacemi. Projekt BCI nazvaný Cognitive Cockpit (CogPit) využívá informace EEG ve snaze snížit přetížení informací, které zažívají piloti proudových letadel.

Projekt, který byl dříve financován agenturou DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) vlády USA, je navržen tak, aby rozpoznal, kdy je pilot přetížen, a řídil způsob, jakým jsou mu informace podávány. Pokud například již verbálně komunikuje se základnou, může být vhodnější varovat jej před přicházející hrozbou pomocí vizuálních prostředků, nikoli prostřednictvím zvukového upozornění. Tím, že odhadneme jejich kognitivní stav z jednoho okamžiku na druhý, bychom měli být schopni optimalizovat tok informací k nim, říká Blair Dickson, výzkumník projektu s britskou společností pro obranné technologie. Qinetiq .

skrýt