De bästa datorgränssnitten: dåtid, nutid och framtid

Datavetare från hela världen samlas i Boston den här veckan kl Dator-mänsklig interaktion 2009 att diskutera den senaste utvecklingen inom datorgränssnitt. För att sammanfalla med evenemanget presenterar vi en sammanfattning av de coolaste datorgränssnitten förr, nu och framtid.

Multitouch-skärm: Microsofts Surface är ett exempel på en multitouch-skärm.

Kommandoraden
Farfar till alla datorgränssnitt är kommandoraden, som dök upp som ett mer effektivt sätt att styra datorer på 1950-talet. Tidigare behövde kommandon matas in i en dator i omgångar, vanligtvis via ett hålkort eller papperstejp. Teletypmaskiner, som normalt användes för telegrafsändningar, anpassades som ett sätt för användare att ändra kommandon halvvägs i en process och ta emot feedback från en dator i nästan realtid.

Videovisningsenheter gjorde att kommandoradsinformation kunde visas snabbare. VT100, en videoterminal som släpptes av Digital Equipment Corporation (DEC) 1978, emuleras fortfarande av vissa moderna operativsystem som ett sätt att visa kommandoraden.

Grafiska användargränssnitt, som uppstod kommersiellt på 1980-talet, gjorde datorer mycket lättare att använda för de flesta, men kommandoraden erbjuder fortfarande betydande kraft och flexibilitet för expertanvändare.

Musen
Nuförtiden är det svårt att föreställa sig en stationär dator utan dess ikoniska sidekick: musen.

Utvecklad för 41 år sedan av Douglas engelbart vid Stanford Research Institute, i Kalifornien, är musen oupplösligt kopplad till utvecklingen av den moderna datorn och spelade också en avgörande roll i framväxten av det grafiska användargränssnittet. Engelbart demonstrerade musen, tillsammans med flera andra viktiga innovationer, inklusive hypertext och samarbete med delad skärm, vid ett evenemang i San Francisco 1968.

Tidiga datormusar kom i en mängd olika former och former, av vilka många skulle vara nästan oigenkännliga idag. Men när musen blev kommersiellt tillgängliga på 1980-talet var formen satt. Tre decennier senare och trots några modifieringar (inklusive förlusten av svansen), förblir musen relativt oförändrad. Det är inte att säga att företag inte har försökt lägga till alla möjliga förbättringar, inklusive en mini joystick och en luftventilator för att hålla din hand svettfri och sval.

Logitech ensam har nu sålt mer än en miljard av dessa enheter, men vissa tror att musen är på sina sista ben. Uppkomsten av andra, mer intuitiva gränssnitt kan äntligen lossa musens grepp om oss.

Pekplattan
Trots hård konkurrens från trackballs och knappstyrspakar har pekplattan framstått som det mest populära gränssnittet för bärbara datorer.

Med de flesta pekplattor avkänns en användares finger genom att detektera störningar i ett elektriskt fält som orsakas av fingrets naturliga kapacitans. Det är en princip som användes så långt tillbaka som 1953 av kanadensisk pionjär inom elektronisk musik Hugh Le Caine , för att kontrollera klangen på ljuden som produceras av hans tidiga synt, dubbad till Sackbut.

Pekplattan är också viktig som en föregångare till pekskärmsgränssnittet. Och många pekplattor har nu multitouch-funktioner, vilket utökar utbudet av möjliga användningsområden. Den första multitouch-pekplattan för en dator demonstrerades redan 1984, av Bill Buxton , då professor i datordesign och interaktion vid University of Toronto och nu även principforskare vid Microsoft.

Multitouch-skärmen
Nämn datorer med pekskärm, och de flesta kommer att tänka på Apples iPhone eller Microsofts Yta . I själva verket är tekniken redan ett kvarts sekel gammal, efter att ha debuterat i HP-150-datorn 1983. Långt innan stationära datorer blev vanliga användes grundläggande pekskärmar i bankomater för att låta kunder, som till stor del var datoranalfabeter, att använda datorer utan mycket träning.

Det är dock rättvist att säga att Apples iPhone har hjälpt till att återuppliva potentialen i tillvägagångssättet med sin multitouch-skärm. Flera mobiltelefontillverkare erbjuder nu multitouch-enheter, och både Windows 7 och framtida versioner av Apples Macbook förväntas göra detsamma. Olika tekniker kan möjliggöra multitouch-skärmar: kapacitiv avkänning, infraröd, akustiska ytvågor och, på senare tid, tryckavkänning.

Med denna renässans kan vi förvänta oss ett helt nytt lexikon av gester utformade för att göra det lättare att manipulera data och kalla fram kommandon. I själva verket kan en utmaning vara att hitta sätt att reproducera befintliga kommandon på ett intuitivt sätt, säger August de los Reyes , en användarupplevelseforskare som arbetar på Microsofts Surface.

Gest Avkänning
Kompakta magnetometrar, accelerometrar och gyroskop gör det möjligt att spåra en enhets rörelse. Med både Nintendos Wii-kontroll och iPhone kan användare styra spel och applikationer genom att fysiskt manövrera varje enhet genom luften. På samma sätt är det möjligt att pausa och spela musik på Nokias 6600-mobil helt enkelt genom att trycka på enheten två gånger.

Nya mobilapplikationer börjar också ta vara på denna trend. Håll käften , till exempel låter Nokia-användare tysta sin telefon genom att helt enkelt vända den med framsidan nedåt. En annan app, som heter nAlertMe , använder ett 3D-lösenord för att förhindra att enheten blir stulen. Handenheten avger ett gällt larm om användaren inte flyttar enheten i ett fördefinierat mönster i luften för att slå på den.

Nästa steg i gestigenkänning är att göra det möjligt för datorer att bättre känna igen hand- och kroppsrörelser visuellt. Sonys Eye visade att enkla rörelser kan kännas igen relativt lätt. Att spåra mer komplicerade 3D-rörelser i oregelbunden belysning är dock svårare. Startups, inklusive Xtr3D , baserat i Israel, och Soft Kinetic, baserat i Belgien, utvecklar programvara för datorseende som använder infrarött för spelapplikationer som avkänner hela kroppen.

Oblong, en startup baserad i Los Angeles, har utvecklat ett rumsligt operativsystem som känner igen gestala kommandon, förutsatt att användaren bär ett par speciella handskar.

Force Feedback
Ett forskningsfält som kallas haptics utforskar sätt som teknik kan manipulera vår känsel. Vissa spelkontroller vibrerar redan med en effekt på skärmen, och på liknande sätt skakar vissa mobiltelefoner när de växlas till tyst.

Mer specialiserade haptiska kontroller inkluderar PHANTOM, tillverkad av SensAble, baserad i Woburn, MA. Dessa enheter används redan för 3D-design och medicinsk utbildning – till exempel, så att en kirurg kan träna en komplex procedur med hjälp av en simulering som inte bara ser ut, utan också känns realistisk.

Haptics kan snart lägga till ytterligare en dimension till pekskärmar också: genom att bättre simulera känslan av att klicka på en knapp när en ikon berörs. Vincent Hayward , en ledande expert på området, vid McGill University, i Montreal, Kanada, har visat hur man genererar olika förnimmelser associerade med olika ikoner på en haptisk knapp. På lång sikt tror Hayward att det till och med kommer att vara möjligt att använda haptik för att simulera känslan av texturer på en skärm.

Röst Erkännande
Taligenkänning har alltid kämpat för att skaka av sig ett rykte om att vara trög, besvärlig och, alltför ofta, inexakt. Tekniken har bara tagit fart inom specialistområden där en begränsad och smal delmängd av språk används eller där användare är villiga att investera den tid som behövs för att träna ett system att känna igen sin röst.

Detta håller nu på att förändras. När datorer blir kraftfullare och analysalgoritmer smartare kommer taligenkänningen att fortsätta att förbättras, säger Robert Weidmen, marknadschef för Nyans , företaget som gör Dragon Naturally Speaking.

Förra året lanserade Google en röstsökningsapp för iPhone, som låter användare söka utan att trycka på några knappar. En annan iPhone-applikation, kallad Vlingo , kan användas för att styra enheten på andra sätt: förutom att söka kan en användare diktera textmeddelanden och e-postmeddelanden, eller uppdatera sin status på Facebook med några enkla kommandon. Tidigare har utmaningen varit att lägga till tillräckligt med processorkraft för en mobiltelefon. Nu innebär dock snabbare dataöverföringshastigheter att det är möjligt att använda fjärrservrar för att sömlöst hantera den siffror som krävs.

Augmented Reality
Ett spännande framväxande gränssnitt är augmented reality, ett tillvägagångssätt som förenar virtuell information med den verkliga världen.

De tidigaste gränssnitten med förstärkt verklighet krävde komplex och skrymmande utrustning för rörelseavkänning och datorgrafik. På senare tid måste mobiltelefoner med kraftfulla processchips och sensorer föra tekniken inom räckhåll för vanliga användare.

Exempel på mobil förstärkt verklighet inkluderar Nokias Mobile Augmented Reality-applikation (MARA) och Wikitude , en applikation utvecklad för Googles operativsystem för Android-telefoner. Båda tillåter en användare att se den verkliga världen genom en kameraskärm med virtuella kommentarer och taggar ovanpå. Med MARA skördas denna virtuella data från de intressanta platserna som är lagrade i NavTeqs satellitnavigeringsapplikation. Wikitude, som namnet antyder, hämtar sin data från Wikipedia.

Dessa applikationer fungerar genom att övervaka data från en arsenal av sensorer: GPS-mottagare ger exakt positionsinformation, digitala kompasser avgör åt vilket håll enheten pekar och magnetometrar eller accelerometrar beräknar dess orientering. Ett projekt som heter Nokia Image Space tar detta ett steg längre genom att låta människor lagra upplevelser – bilder, video, ljud – på en viss plats så att andra människor kan hämta dem på samma plats.

Rumsliga gränssnitt
Förutom att möjliggöra förstärkt verklighet kan GPS-mottagarna som nu finns i många telefoner spåra människor geografiskt. Detta skapar en rad nya spel och applikationer som låter dig använda din plats som en form av input.

Googles Latitude , till exempel, låter användare visa sin position på en karta genom att installera programvara på en GPS-aktiverad mobiltelefon. I oktober 2008 var cirka 3 000 iPhone-appar redan platsmedvetna. En sådan iPhone-applikation är iNap , som är utformad för att övervaka en persons position och väcka henne innan hon missar sin tåg- eller busshållplats. Idén till det kom efter att Jelle Prins, från holländska mjukvaruutvecklingsföretaget Moop, var orolig för att missa sitt stopp på vägen till flygplatsen. Appen kan ansluta till ett populärt tågschemaläggningsprogram som används i Nederländerna och automatiskt identifiera dina stopp baserat på dina tidigare resrutiner.

Skyddsnät , en platsmedveten applikation utvecklad för Googles Android-plattform, låter användaren definiera delar av staden som de anser vara allmänt osäkra. Om de av misstag vandrar in i ett av dessa no-go-områden, blir programmet aktivt och kommer att larma och automatiskt ringa 911 på högtalartelefonen som svar på en snabb skakning.

Hjärna-datorgränssnitt
Kanske är det ultimata datorgränssnittet, och ett som förblir en bit bort, mind control.

Kirurgiska implantat eller elektroencefalogram (EEG) sensorer kan användas för att övervaka hjärnaktiviteten hos personer med svåra former av förlamning. Med träning kan denna teknik tillåta inlåsta patienter att styra en datormarkör för att stava meddelanden eller styra en rullstol.

Vissa företag hoppas kunna ta med samma typ av hjärn-dator-gränssnitt (BCI) teknik till mainstream. Förra månaden, Neurosky , baserat i San Jose, CA, tillkännagav lanseringen av sitt Bluetooth-spelheadset designat för att övervaka enkel EEG-aktivitet. Tanken är att spelare kan få extra krafter beroende på hur lugna de är.

Utöver spel kan BCI-teknik kanske användas för att lindra stress och informationsöverbelastning. Ett BCI-projekt kallat Cognitive Cockpit (CogPit) använder EEG-information i ett försök att minska informationsöverbelastningen som jetpiloter upplever.

Projektet, som tidigare finansierades av den amerikanska regeringens Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), är utformat för att urskilja när piloten överbelastas och hantera hur informationen matas till honom. Till exempel, om han redan kommunicerar verbalt med basen, kan det vara mer lämpligt att varna honom för ett inkommande hot med hjälp av visuella medel snarare än genom en hörbar varning. Genom att uppskatta deras kognitiva tillstånd från det ena ögonblicket till det andra borde vi kunna optimera informationsflödet till dem, säger Blair Dickson, en forskare på projektet med det brittiska försvarsteknologiföretaget. Qinetiq .

Dölj