Компьютеры входят в новую эпоху развития

Как только люди создавали новую форму обмена информацией - будь то устная речь, письменность, книгопечатание, телефония или интернет - цивилизация буквально взрывалась новыми идеями, изменениями в обществе и немыслимыми прежде отраслями производства. В ближайшие годы мы станем очевидцами и участниками очередного такого взрыва. Базироваться он будет на новых видах компьютерных интерфейсов - способов обмена информацией между человеком и машиной. 

История общения: перфоленты и штекеры, иконки и сенсорные экраны

В способах общения с компьютером люди пережили уже несколько этапов. Чтобы понять, что нас ожидает в ближайшем будущем, стоит вкратце вспомнить о прошлом.

Одной из первых в истории электронно-вычисли­тельных машин общего назначения была американская ENIAC. Этот монстр весил 27 т и состоял из 17,5 тыс. электронных ламп. Спроектирована ENIAC была во время Второй мировой войны, но в эксплуатацию введена только в 1945 г. Поначалу перенастройка машины на новую задачу и ввод программы в машину производился переключением несметного количества тумблеров и втыканием в нужные разъемы кабелей со штекерами. Программирование задачи на ENIAC занимало день-два, а решение - несколько минут.

В ЭВМ Mark I, ровеснице ENIAC, уже использовались перфоленты с нанесенной на них программой. Перфоленты и перфокарты едва ли не до 90-х еще применялись для ввода программ в ЭВМ. Для нанесения отверстий на карты и ленты использовались особые устройства: человек набирал на печатной машинке команды из языка программирования, а машина уже набивала дырки в нужных местах.

ENIAC. Постановка задачи первой ЭВМ выполнялась переключением множества штекеров
Так в общении компьютера и человека началась эпоха текстового пользовательского интерфейса (англоязычная аббревиатура - TUI). В его основе - использование букв, цифр и набора определенных символов. Устройством ввода служит клавиатура (высокотехнологичный продвинутый отпрыск печатной машинки). Вывод информации выполняется либо на печатное устройство, либо на экран. Время текстового интерфейса - это время прямого управления компьютером. Для общения с машиной нужно было изучить язык команд, зато после овладения им пользователь способен был осознанно управлять вычислительными мощностями ЭВМ. Обмен информацией происходил через так называемую командную строку. Пользователь должен был точно знать, какая команда приведет к выполнению нужных ему действий, и правильно ввести ее в эту строку. Одним словом, пользователи первых ЭВМ и компьютеров мало отличались от профессиональных программистов.

Текстовый интерфейс оставался главным способом общения с компьютером с 60-х по 80-е гг. прошлого века. Особой нужды упрощать, делать более доступным общение с машиной в те годы не было. ЭВМ выполняли узкоспециализированные задачи, а словосочетание "персональный компьютер" оставалось областью научной фантастики. Одним словом, небольшой касты этаких жрецов, умеющих общаться с мудрыми машинами, вполне хватало для решения всех задач. 

Графика

Но наступил момент, когда вычислительная техника стала доступной уже для широкой публики. Командная строка оказалась весьма неудобна для повседневного использования компьютера. Новый интерфейс, названный графическим (англоязычная аббревиатура - GUI), базировался на подходе, обозначаемом аббревиатурой WIMP. Она составлена из первых букв понятий "окна" (windows), пиктограммы" (icons), "меню" (menus) и "указатели" (pointers).

Чтобы такой интерфейс получил массовое признание, нужно было создание одного устройства. Это манипулятор, который все мы знаем как компьютерную мышку.

Графический интерфейс и мышка-манипулятор дали возможность управлять компьютером миллиардам людей, мало разбирающихся в тонкостях работы устройства.

Теперь на мониторе появлялись не малопонятные слова или обозначения, а легко запоминающиеся картинки-иконки. Щелкая на них клавишей мышки, можно заставить компьютер выполнить самые разные действия. В эпоху десктопов (настольных компьютеров) и ноутбуков графические интерфейсы завоевали доминирующую роль в общении человека и компьютера. 

Касание

Все изменилось, когда на рынке появились устройства с сенсорными экранами. В обществе сложилось ошибочное мнение, что первым представителем такого класса устройств является iPhone, представленный в 2007 г. На самом же деле история таких гаджетов началась гораздо раньше. Первым все-таки был IBM Simon, появившийся еще в 1994 г. Просто ни одно из доброго десятка устройств с сенсорным экраном, появившихся раньше творения Стива Джобса, не получили такой популярности и востребованности.

Сенсорный интерфейс крайне минималистичен: пользователь касается пальцем некоего элемента на устройстве и тем самым дает ему команду. Поэтому современные мобильные устройства с сенсорными экранами в подавляющем числе случаев выполнены в форм-факторе "моноблок" - то есть сама поверхность компьютера является средством приема/передачи информации. Им не нужны мышки или клавиатуры как отдельные устройства: все управление сводится к касанию пальцем к сенсорному экрану. А он уже может превратиться в то, что нужно пользователю в конкретный момент - компьютерную клавиатуру, кнопки набора номера на телефоне, калькулятор и т. д. А нам все меньше приходится учитывать особенности работы компьютера и понимать его устройство. 

Что впереди: управление голосом и нейротехнологии

В настоящее время мы переживаем расцвет графического интерфейса, мирно уживающегося с интерфейсом, основанным на касании сенсорных экранов. Иногда они даже сливаются в некие гибриды. Так, в версии операционной системы Windows 8 еще в 2012 г. появился интерфейс Metro, ориентированный на сенсорный экран, но не исключающий использование на несенсорных компьютерах.

Экран

Это устройство десятилетиями служило основным устройством вывода информации. Сейчас оно применяется и для обратного процесса - ввода данных. В ближайшие годы нам станут доступными гибкие и прозрачные дисплеи. Первые позволят превратить в экран всю поверхность устройства, а вторые находят применение в микродисплеях: они встраиваются во всевозможные очки и шлемы дополненной (AR) и виртуальной реальности (VR).

Голос

В наборе услуг телеком-операторов доля голосовой связи постоянно сокращается. Тем не менее есть много ситуаций, когда информацию проще передать именно в такой форме. С другой стороны - удобство использования голосового интерфейса очевидно, но на пути его широкого использования есть немало трудностей.

Задачи распознавания устной речи решаются более-менее успешно, но нужно решить много сложных проблем на стыке информатики, лингвистики, психологии. Кроме того, человеческая речь слишком разнообразна и изменчива, и на уровне современных знаний сложно научить машину понимать ее во всех оттенках. Именно этим ограничивается использование различных ассистентов в смартфонах: например, Siri в гаджетах от Apple или Cortana - от Microsoft. 

Проекции

Идея технологии следующая. Особый интерактивный проектор создает изображение на некоторой поверхности - стене, предмете, теле человека. Особенность "картинки" - что она откликается на касания и жесты. Можно пальцем указывать на клавиши, спроецированные вам на ладонь, и смартфон начнет набирать номер телефона. А как насчет того, чтобы перенести файл на ладони с одного экрана на другой? И такой трюк станет возможным, но для массового распространения этого интерфейса нужны тщательно отработанные технологии распознавания движений и жестов.

Напрямую

Есть смысл задастся вопросом: "Начиналось все с картонных перфокарт с дырочками, потом им на смену пришли клавиатуры и манипуляторы-мыши. Сейчас вот в ход пошли отпечатки пальцев, управление взглядом и голосом. Все эти способы - всего лишь посредники между процессором компьютера и мозгом человека. Нельзя ли их как-то закоротить напрямую, чтобы машина управлялась непосредственно мыслью?".

Инженеры и ученые давно работают над решением этой задачи, получившей название "машинно-мозговой интерфейс". Он позволит взаимодействовать со смартфонами и компьютерами, используя только мыслительную деятельность.

"Самая большая проблема систем "мозг - компьютер" - в том, что не существует устройств, которые можно было бы имплантировать в мозг и которые бы при этом работали действительно долго", - объясняет Мишель Махарбиз, создатель первого в мире устройства для дистанционного управления насекомыми из Калифорнийского университета в Беркли (США).

По этой причине большинство ныне действующих машинно-мозговых интерфейсов выглядят как вариации на тему резиновой шапочки с электродами и пучка проводов, подключенных к компьютеру.

Кроме того, человеку почти невозможно смириться с пониманием того, что в его тело вживлены какие-то железяки. Но уже в ближайшем будущем подобные системы помогут быть на связи с миром тем, кто лишен этой возможности из-за паралича. Так, физик Стивен Хокинг в последние годы жизни общался с окружающими только благодаря компьютеру. 

Идея от Диснея: как ручкам поумнеть

Команда разработчиков из Disney Research (университет Карнеги-Меллона в штате Пенсильвания) предложила развитие технологии, лежащее в основе сенсорных экранов.

Они намерены гораздо шире использовать электрические процессы, происходящие при касании пальцем экрана смартфона или планшета. Кроме того, любая поверхность, даже не оснащенная экраном, может иметь сенсорный слой. Таким образом, в будущем можно создать целый язык касаний для общения с окружающими предметами.

Возможности новой технологии ее авторы любят демонстрировать на дверной ручке. В зависимости от касания - одним или несколькими пальцами, захватом пятерней и т. д. - на табло на двери могут выводиться сообщения: "занято", "тихо", "открыто", "скоро вернусь" и т. д. Еще одно из вполне реальных применений технологии Touche - подача команд смартфону посредством способа, которым он держится в руке.

Источник: Seqodnya.ua