Код
#статьи

Эволюция UI: от примитивных консолей к нейроинтерфейсам

Узнаем, как и почему менялись пользовательские интерфейсы, а что в них остаётся неизменным.

Everett Collection / Twin Design / Shutterstock / freepik / Freepik / OlyaSnow для Skillbox

User interface (UI) — это инструмент взаимодействия человека с устройством, позволяющий решать конкретные задачи. Поэтому и эволюцию интерфейсов стоит рассматривать в контексте развития пользовательских сценариев.

Аналоговый компьютер и первые терминалы

Первые вычислительные машины использовали преимущественно для лабораторных исследований. Учёные пытались оптимизировать свои трудозатраты и поэтому программировали компьютер на выполнение определённых математических операций с одной или несколькими переменными. Терминалы для ввода команд аналоговых компьютеров напоминали центр управления полётами: чтобы запустить вычисления пользователю приходилось вручную создавать правильную последовательность действий при помощи тумблеров и проводов. Иногда этот процесс занимал несколько суток, а из-за риска человеческой ошибки достоверность полученных данных оставалась под вопросом.

Терминал компьютера ACE, созданного Аланом Тьюрингом, 1950 год Фото: Wikimedia Commons

Результат вычислений можно было увидеть на панели с лампочками-индикаторами, которые загорались в соответствии с полученными значениями, или на дисплее осциллографа — устройства, преобразующего электрические импульсы в визуальный график.

На начальном этапе существовали только два пользовательских сценария — программирование алгоритма вычислений и ввод переменных для расчёта.

От перфокарты к текстовым интерфейсам (TUI)

Первые цифровые компьютеры, как и аналоговые, предназначались исключительно для автоматизации лабораторных исследований — например, для расчёта допустимой вибрации при проектировании самолётов или обработки результатов переписи населения. Такие компьютеры управлялись при помощи перфокарт — тонких листов картона с нанесёнными в нужном порядке отверстиями, по которым считыватель определял двоичный код и выполнял соответствующую команду.

По мере усложнения вычислительных задач стали развиваться и устройства ввода-вывода — теперь часть данных для обработки можно было загрузить через прикрученную к компьютеру клавиатуру. Для вывода результатов вычислений подключили телетайп — электронную печатную машинку. Именно эта связка, перфолента + телетайп, легла в основу базового текстового интерфейса — интерфейса командной строки, в котором пользователь вводит текстовую команду и следующей строкой видит результат её выполнения.

IBM 360 и интерфейс консоли для редактирования гипертекста HES, 1969 годФото: Wikimedia Commons

В современных текстовых интерфейсах до сих пор сохранилась пасхалка от создателей первых перфокарт — максимальное количество знаков по ширине экрана соответствует количеству знаков на стандартной перфокарте.

Текстовые интерфейсы возникли как ответ на потребность пользователей в появлении новых сценариев — быстрого переключения между функциями и программами компьютера, поиска и добавления программ, получения обратной связи о различных видах ошибок.

Оконная революция и графические интерфейсы (GUI)

Переломный момент в развитии интерфейсов произошёл благодаря двум факторам: появлению первых персональных компьютеров и совмещению их с полноценным видеодисплеем. Оба эти события повлияли на решение Дугласа Энгельбарта создать среду управления, действительно понятную и удобную для обычного пользователя.

В то время, когда секретари набирали тексты на печатных машинках, менеджеры рисовали слайды вручную, а компьютеры использовались исключительно для лабораторных вычислений, Энгельбарт создал прототипы современных офисных программ для работы с текстами и графикой, навигации по файловой системе и даже для проведения видеоконференций с возможностью совместного редактирования документов.

Парадоксально, но разработанная им система NLS продолжала задействовать перфоленту для промежуточных операций и при этом уже имела базовый графический элемент всех современных ОС — окна. Вместе с этим Дуглас создал ещё один инструмент, который мы используем до сих пор — компьютерную мышь. Она стала связующим звеном между человеком и созданным графическим интерфейсом.

Первый коммерческий ПК с графическим интерфейсом Xerox Star 8010, 1981 год Фото: Amber Case / Flickr

Apple против Microsoft

Противостояние двух IT-гигантов началось именно с появления первых графических интерфейсов. В 1988 году Apple выдвинула иск к Microsoft о нарушении авторских прав. К разбирательству подключилась и компания Xerox, чья операционная система Xerox Star стала прототипом для Apple Lisa и Apple Macintosh.

Примечательно, что за 10 лет до этого Apple получила от Xerox лицензию на использование концепции окон, а затем выдала Microsoft несколько лицензий на отдельные графические элементы в Windows 1. В итоге суд отказал обеим компаниям.

Идеи Энгельбарта воплотились в первом персональном компьютере с графическим интерфейсом — Xerox Alto. Появление этого девайса вдохновило Стива Джобса и Билла Гейтса на разработку собственных операционных систем, построенных на концепции WIMP (windows, icons, menus, pointing device).

Первые графические интерфейсы позволили реализовать многие сложные пользовательские сценарии, но главный из них — работа в режиме многозадачности, когда в нескольких окнах открыты различные программы и документы.

На кончиках пальцев: материальные интерфейсы

Ключевая роль материальных интерфейсов состоит в сокращении времени на ввод команд и принятие решений на основе полученной от компьютера информации. В период холодной войны такая задача прежде всего стояла перед операторами оборонных комплексов.

Поэтому, пока графические интерфейсы только готовились захватить мир, в военных лабораториях шли разработки, призванные дополнить визуальные элементы программного интерфейса неким материальным продолжением. Первыми дополнениями стали световые указки и стилусы — с их помощью воздушные диспетчеры выделяли на мониторе объект, координаты которого необходимо было передать пилоту истребителя.

В 1963 году в распоряжение военных поступил графический планшет со стилусом, предназначенный специально для работы с картами и указания на них цели. А в 1965-м — появился ёмкостный тачскрин, который ещё несколько десятилетий авиадиспетчеры использовали для управления полётами.

Сенсорный терминал, созданный CERN для управления антипротонным аккумулятором (АА), 1976 год. Фото: University of Bayreuth

Для более широкого круга пользователей материальные интерфейсы адаптировали намного позже — отчасти это связано с отсутствием такого запроса, ведь компьютеры ещё долгое время воспринимались исключительно как устройства для работы с данными и управления сложными аппаратами.

Заслуга в популяризации материальных интерфейсов принадлежит одному из создателей упомянутого выше Xerox Alto, Алану Кею. Вдохновившись работами по когнитивной психологии, уже в 1968 году он придумал концепцию образовательного планшета для детей — Dynabook. Центральная идея Dynabook заключается в возможности управлять им без дополнительных «костылей» — писать прямо на поверхности экрана, в два касания выбирать и просматривать образовательный контент. Именно эту идею воплощал Стив Джобс, создавая iPhone и iPad.

Браслет Cicret проецирует на руку пользователя экран устройства и считывает команды при помощи датчиков движения, 2015 год. Кадр: Cicret Bracelet / YouTube

Сегодня материальные интерфейсы органично дополняют и расширяют возможности графических — на смартфонах, планшетах и компьютерах. Если 20 лет назад приходилось целиться указателем мыши в кнопку «Х», чтобы закрыть ненужное окно, то теперь достаточно просто свайпнуть его. Причём последнее поколение кинетических интерфейсов позволяет манипулировать виртуальными объектами, не прикасаясь к экрану, — датчики распознают жесты и мимику пользователя и выполняют нужную команду.

Возникновение материальных интерфейсов связано со сценариями, предполагающими максимальную точность и скорость управления виртуальными объектами, — указание или выбор, масштабирование, пролистывание, перемещение.

Интерфейс-невидимка

Голосовые технологии стали если не ещё одной ступенью в эволюции среды «человек — компьютер», то как минимум достойным внимания ответвлением. Их, как и материальные интерфейсы, создавали для оптимизации трудозатрат — преимущественно для преобразования устной речи в текст. И только в начале нулевых, в эпоху развития смартфонов, технологии распознавания речи интегрировали в операционную систему — так они превратились в интерфейс-невидимку, позволяющий управлять устройством бесконтактно.

Как всё начиналось

Прототипом современных голосовых интерфейсов стала машина «Одри» (Audrey — automatic digit recognition). Её создали в 1952 году в лаборатории Белла, того самого изобретателя телефона. «Одри» должна была распознавать произносимые абонентом цифры от 0 до 9, чтобы автоматизировать маршрутизацию звонков.

Качество распознавания сильно зависело от конкретного пользователя, так что полноценно внедрить голосовое управление команде Белла так и не удалось. Но именно это изобретение стало началом развития голосовых технологий.

Голосовой помощник — логичное продолжение идеи материального интерфейса, призванного минимизировать количество посредников между пользователем и машиной. Теперь компьютер доступен любому человеку, освоившему речь, — это самая интуитивно понятная форма взаимодействия с софтом из всех существующих, ведь она не требует каких-то специальных навыков и устройств для ввода команд.

Вычислительная машина IBM Shoebox распознаёт голосовую команду и выводит результат математической операции, 1962 год. Фото: IBM Archives

При этом, несмотря на активную популяризацию идеи умного помощника, который выполнит любую голосовую команду, совершить ещё одну революцию Алексе и Сири пока не удалось. Возможно, это связано с несовершенством технологии распознавания голоса — даже топовые интерфейсы пока что спотыкаются на особенностях дикции и мышления у разных пользователей. А может быть, проблема лежит намного глубже и появление голосового помощника ассоциируется у людей с сюжетами научно-фантастических фильмов, где поумневшие машины выходят из-под контроля и пытаются уничтожить человечество.

Голосовые интерфейсы позволяют реализовать глобальную группу сценариев, связанных с бесконтактным управлением устройством — когда пользователь физически находится на расстоянии от компьютера, у него заняты руки или нарушена координация движений.

Будущее здесь: нейроинтерфейсы

В конце концов, зачем нужен виртуальный секретарь, если можно передавать команды компьютеру силой мысли. Первые нейроинтерфейсы создавались для людей с ограниченными возможностями — ещё в 1970-х годах появились устройства, которые использовались как проводники информации и должны были компенсировать утраченные нейронные связи в организме человека.

Отважный невролог

Создателем первого вживлённого в мозг человека нейроинтерфейса стал невролог Филипп Кеннеди. Его мозговой имплант позволил парализованному пациенту управлять курсором мыши и вводить текст при помощи виртуальной клавиатуры. В следующем эксперименте Кеннеди установил в мозг другого пациента устройство, которое считывало мысленно произносимые звуки и воспроизводило простейшие слова.

Вскоре после этого министерство здравоохранения запретило Кеннеди проводить эксперименты на людях и прекратило финансирование. Тогда учёный решил на личном примере доказать государству, что такие операции безопасны — он установил электроды в собственный мозг и запустил эксперименты по совершенствованию звукового декодера. Но спустя несколько недель электроды пришлось удалить. На обе операции Кеннеди потратил около 100 тысяч долларов.

Сегодня технологии «мозг — компьютер» эволюционировали от инвазивных — то есть требующих непосредственной установки считывающих устройств в нервную систему человека — до неинвазивных. Например, шлемы с электродами, которые принимают сигналы мозга и преобразуют их в понятные компьютеру импульсы. Особенно футуристично выглядит нейроинтерфейс в сочетании с дополненной или виртуальной реальностью.

Благодаря нейроинтерфейсам время на передачу команды компьютеру можно сократить до доли секунды и при этом практически полностью исключить вероятность ошибки, когда вы случайно нажали не на ту кнопку или голосовой ассистент неверно распознал вашу речь. Это особенно актуально сейчас, когда все жизненные и рабочие процессы ускоряются, а пользователи закрывают сайт или приложение, если им приходится ждать отклика дольше пяти секунд.

Система «НейроЧат» использует нейроинтерфейс для общения и тренировки мозга, 2018 год.
Фото: пресс-служба компании «НейроЧат»

Что дальше?

Интерфейсы, а точнее их создатели, проделали большой путь от терминалов с проводами, лампочками и инструкцией по эксплуатации в 10 томах к интуитивно понятной среде, которой можно управлять практически силой мысли. В каком направлении они будут развиваться дальше и какие возможности откроют перед пользователем — полностью зависит от фантазии нового поколения разработчиков.


Нейросети для работы и творчества!
Хотите разобраться, как их использовать? Смотрите конференцию: четыре топ-эксперта, кейсы и практика. Онлайн, бесплатно. Кликните для подробностей.
Смотреть программу
Понравилась статья?
Да

Пользуясь нашим сайтом, вы соглашаетесь с тем, что мы используем cookies 🍪

Ссылка скопирована