ТЕХНОЛОГИИ: Руками не трогать?

Автор: Тихонов Кирилл

Самые скучные презентации Apple - это презентации новых айподов. Нередко новые плееры отличаются от старых лишь емкостью памяти и цветом корпуса. Впрочем, у нового iPod nano, который продемонстрировали в сентябре, есть и более глубокое отличие: встроенный акселерометр. Зачем? Ответа не пришлось долго ждать. "Новая возможность: потряси, чтобы перемешать", - объявил Стив Джобс со сцены и тут же показал, что имеет в виду. Когда глава Apple помахал плеером в воздухе, устройство пискнуло, а затем выбрало и заиграло случайную композицию. Публика в зале вежливо зааплодировала.

Как мог бы выглядеть компьютерный интерфейс, использующий чувствительные дисплеи из гибкой электронной бумаги? Целью проекта Paperwindows, которым занимаются в канадской Human Media Lab, был как раз поиск ответа на этот вопрос. Поскольку таких дисплеев пока не существует, разработчики Paperwindows использовали обычную бумагу, на которую проецируется цифровой контент. Перемещения листов в пространстве отслеживаются в реальном времени с помощью видеокамеры. Тем же способом система считывает и действия, совершаемые человеком.

Каждый лист бумаги в Paperwindows - это аналог окна приложения в обычном графическом интерфейсе. Чтобы активировать окно, достаточно взять его в руки. После этого все передвижения листа интерпретируются программой как операции с цифровыми данными. Если перевернуть лист направо или налево, на нем появится содержание следующего или предыдущего документа. Чтобы скопировать информацию в иное приложение, нужно приложить один лист бумаги к другому. А сложив листы стопкой, можно добиться того, что документы окажутся отсортированы по порядку.

Возможность перемешивать песни в iPod nano потряхиванием - это, конечно, лишь забавная безделушка. И все же на нее стоит обратить внимание, потому что тенденция, в которую она укладывается, очень важна. Большие изменения всегда начинаются с малого. Именно это и происходит на наших глазах: в популярных гаджетах все чаще встречаются такие интерфейсы, которые уже не укладываются в привычные определения. Новый iPod nano - не первый в этом ряду, но уж точно не последний.

Будущее часто представляют в виде слегка приукрашенной версии настоящего. В 1968 году, когда Стэнли Кубрик снимал "Космическую одиссею 2001 года", самым распространенным способом взаимодействия с компьютером был диалог: человек давал команду или делал запрос, а машина отвечала. Именно так происходило общение с компьютером HAL-9000 из фильма, только клавиатуру с дисплеем и АЦПУ заменял голос. Реальный 2001 год оказался совсем иным. Синтезировать и распознавать речь к тому времени научились, но для общения с компьютером эти технологии не пригодились. Популярные пользовательские интерфейсы строятся уже не на диалоге с машиной, а на манипуляциях виртуальными объектами в очень условной двумерной среде. Представления о компьютере завтрашнего дня тоже изменились: теперь в них фигурирует "проапгрейженная" версия графического интерфейса.

Однако и графический интерфейс - вовсе не венец развития. В действительности будущее, как всегда, окажется совсем не таким, как ждали.

Больше всего пластинки Siftables похожи на детские кубики. Верхнюю сторону пластинки занимает миниатюрный жидкокристаллический дисплей, а внутри скрыты акселерометр, четыре инфракрасных датчика (по одному на каждую боковую грань) и электронная начинка, которая необходима, чтобы заставить все это хозяйство работать и взаимодействовать с компьютером. С помощью датчиков пластинка чувствует соприкосновения с другими кубиками и может отличить подъем от встряхивания и наклона. Этого должно хватить, чтобы превратить каждый кубик-Siftable в универсальное материальное воплощение цифрового документа. Тестовые приложения, которые разрабатывают изобретатели Siftables в медиа-лаборатории MIT, демонстрируют уже знакомый набор жестов, используемых в материальных интерфейсах. Чтобы загрузить в кубик случайный документ, его нужно встряхнуть; соприкосновение двух кубиков вызывает копирование информации; быстрый поворот лицевой стороны вниз и обратно - откат к прошлой версии документа. Но самые интересное начинается, когда в ход идут несколько кубиков, рассматриваемых как единая система.

"Естественное соответствие, то есть использование естественных аналогий и культурных стандартов, ведет к мгновенному пониманию", - утверждает гуру юзабилити Дональд Норман. Однако не все так просто. Даже если человек знает, для чего нужна настоящая мусорная корзина, это вовсе не значит, что он так же легко поймет, как использовать корзину Windows. И корзина - это еще не худший пример. В большинстве случаев о естественности операций в GUI и речи нет. Когда провести аналогии с реальным миром невозможно, понятность интерфейсу придает лишь то, что он предсказуем - то есть похож на программы, которые пользователь уже освоил.

Настоящей интуитивностью обладают лишь простые инструменты и предметы. Чтобы догадаться, как обращаться с молотком, ножом или палкой, не требуется подробная инструкция. Представления о том, как взаимодействуют разные предметы в реальном мире, уже "зашиты" у людей в подкорке. Но при работе с компьютером такие знания не помогут. За стеклом монитора начинается совсем другой мир, живущий по своим законам и почти не связанный с реальностью. Воздействовать на него можно только с помощью специальных устройств ввода. Именно в этой изолированности и заключается один из главных недостатков графического интерфейса.

"GUI не способен охватить все богатство человеческих чувств и умений, которые люди выработали при взаимодействии с материальным миром", - писал в 1997 году профессор Хироси Исии из медиа-лаборатории Массачусетского технологического института (MIT). Он считает, что опосредованные манипуляции виртуальными объектами, из которых состоит графический интерфейс, - это тупиковый путь. Будущее за естественным взаимодействием с материальными предметами, надо только найти способ вернуться к нему. Компьютерные интерфейсы, основанные на таком принципе, Исии назвал материальными[Tangible user interfaces.].

Сравните лист бумаги с текстовым файлом в компьютере. На бумаге можно не только писать (с любой стороны и в любом направлении!), но и рисовать, чертить или делать пометки. Почерк, цвет чернил и самой бумаги, форма и потрепанность листка, его положение на столе и высота стопки, в которой он лежит, - все это имеет значение, причем мы впитываем его, даже не задумываясь. Каждый раз, когда мы сворачиваем, рвем, склеиваем, сминаем лист или делаем с ним что-то еще, он приобретает новые свойства, которые не передает текстовый файл. В листе бумаги воплощаются две главные идеи, лежащие в основе материальных интерфейсов: взаимодействие с предметами в реальном мире и фоновая передача информации.

Никто не откажется от устройства, в котором сочетаются положительные качества компьютерных данных с гибкостью и естественностью предметов, но возможно ли его построить? Для проверки своих идей Исии и его коллеги изготовили в 1997 году несколько прототипов с материальным интерфейсом. Первым и самым известным из них был интерактивный стол metaDESK, напоминающий сразу и футуристический компьютер из фильма "Особое мнение", и появившийся много лет спустя Microsoft Surface.

Горизонтальная поверхность metaDESK представляла собой большой проекционный дисплей, над которым на подвижном кронштейне с несколькими степенями свободы перемещался дополнительный жидкокристаллический монитор ("активная линза"). Параллели между традиционным графическим интерфейсом и материальным интерфейсом metaDESK довольно прямолинейны. Дисплей на кронштейне - аналог окна, миниатюрные фигурки, которые расставляются по столу - физические иконки, элементы управления - специализированные инструменты. Конструкция напичкана оптическими, механическими и электромагнитными датчиками, которые отслеживают положение в пространстве каждой части системы.

Тестовое картографическое приложение для metaDESK выводило на поверхность стола спутниковый снимок окрестностей MIT. Пара игрушечных домиков, поставленных на metaDESK, привязывались к реальным строениям на карте. Перемещая и поворачивая их, можно масштабировать, вращать и двигать изображение. ЖК-дисплей, подвешенный над столом на кронштейне, выводит трехмерное представление тех же данных. Чтобы увидеть объемную модель ландшафта и строений в определенной точке карты, нужно передвинуть дисплей в соответствующее место и посмотреть "сквозь" него на стол, как через линзу.

В течение следующих десяти лет в лабораториях произвели на свет десятки экспериментальных реализаций материального интерфейса, зачастую не имеющих между собой ничего общего.[Перечислить их все невозможно, как и составить осмысленную картинку по отдельным примерам. Впрочем, о некоторых примечательных проектах рассказывается во врезках.]

Одни исследователи экспериментировали с непосредственной манипуляцией цифровыми объектами на специальных сенсорных дисплеях - так начинались современные разработки в области мультитача[Словом "мультитач" (multi-touch) обозначают интерфейсы, в которых используются экраны, воспринимающие нажатие сразу в нескольких точках. Самые известные устройства с мультитачем - iPhone и Microsoft Surface.]. Другие (к их числу относится сам Исии) пытались добиться того, чтобы каждому элементу управления в компьютерной программе соответствовал отдельный материальный объект, напичканный датчиками. Типичный пример такой системы - музыкальный стол reactable, о котором много писали в прошлом году. Звуки, которые он издает, зависят от расположения на его поверхности кубиков, символизирующих модули синтезатора.

Хотя reactable можно использовать в качестве музыкального инструмента (Бьорк даже взяла его на гастроли в 2007 году), он все же, надо признать, не очень практичен. В большинстве случаев результатами экспериментов в области материальных интерфейсов оказываются столь же причудливые конструкции, которые куда уместнее смотрелись бы на выставке современного искусства, чем на рабочем месте.

И все же в главном их авторы правы. Просчет лишь в том, что они пытались приладить материальный интерфейс к стационарному компьютеру.

Устройство под названием Availabot придумали в лондонской студии промышленного дизайна Schulze & Webb, на счету которой, среди прочего, работы по заказам Nokia и телекомпании BBC. Availabot представляет собой материальное воплощение одного из контактов в мессенджере AIM или ICQ. Когда контакт активен, миниатюрная фигурка уверенно стоит на ножках, но стоит тому уйти в офлайн, и Availabot безвольно осядет. Для тех, кто готов выстроить на своем столе небольшой отряд таких человечков, предусмотрена особая услуга: каждой фигурке можно придать карикатурное сходство с ее реальным прототипом. Availabot приходится близким родственником кролику Nabaztag, индикаторам компании Ambient Devices и странноватому планшету Chumby. Главная и зачастую единственная функция таких устройств - сообщать пользователю информацию, но не расходовать его внимание. Такая узкая специализация кажется непривычной, но материальные интерфейсы редко бывают универсальными. Покупателей это не смущает: за пять лет Ambient Devices продала десятки тысяч шаров, которые делают лишь одно - меняют цвет в зависимости от погоды и экономических показателей.

Первыми, кто применил такой подход на практике, были, вероятно, производители электронных игрушек. Конечно, вряд ли они изучали работы Исии и слышали о существовании термина "материальный интерфейс". Они пришли к тем же идеям самостоятельно, потому что прекрасно знали, что привлекает покупателей. Нестандартные специализированные устройства управления использовались в игровых автоматах еще в восьмидесятых годах прошлого века. Если клиент заплатил за гонки - не грех дать ему руль и педали, а стрельба по уткам и вовсе теряет смысл, если заменить игрушечное ружье джойстиком.

Когда датчики стали достаточно дешевыми, их немедленно стали встраивать в игрушки и даже картриджи для карманных игровых приставок. Картридж Boktai для Game Boy Advance был снабжен фотосенсором, улавливающим ультрафиолет. Чтобы зарядить игровое оружие для стрельбы по вампирам, требовался настоящий солнечный свет. Вскоре играми с нестандартным управлением увлеклись и в Nintendo - компания выпустила WarioWare: Twisted с пьезоэлектрическим гироскопом в картридже. В этой игре нельзя обойтись лишь кнопками - приставку нужно трясти, крутить и покачивать. В играх для Nintendo DS нестандартные способы управления, имитирующие естественное взаимодействие с материальными предметами, встречаются уже на каждом шагу.[В приставке Wii нестандартные способы управления и вовсе поставлены во главу угла. Как ни странно, риск оправдался: хотя по производительности Wii не может сравниться ни с Хbox360, ни с PlayStation 3, Nintendo продает больше приставок, чем любой из конкурентов.] Порой весьма оригинальные - например, чтобы раскрутить ветряки в Zelda для DS, на экран необходимо подуть.

Неожиданное исчезновение барьера между тем, что происходит в реальности, и цифровым мирком на дисплее карманного устройства, не может не производить впечатление. Обычно гаджеты не "осознают", что за пределами их крохотного экранчика что-то происходит, пока пользователь не нажмет на соответствующую кнопку. Когда в таких устройствах появляются датчики, позволяющие им осмысленно реагировать на окружающий мир, они превращаются в идеальные элементы материального интерфейса.

Всем известны элементарные операции, на которых строится GUI, - клик, двойной клик, перетаскивание. Азбука материального интерфейса состоит из движений, которые человек совершает при использовании устройства. Самая простая и распространенная операция, которую уже поддерживают многие гаджеты, - это автоматическое изменение ориентации экрана при повороте устройства. Если в современном мобильном телефоне есть акселерометр - скорее всего, он встроен для этого. Однако ему находят и другие применения. Производители карманных устройств вошли во вкус и шаг за шагом расширяют "язык жестов", который понимает их продукция.

Мобильники Sony Ericsson перемешивали музыку при встряхивании задолго до появления iPod nano со встроенным акселерометром. Другой жест, постепенно получающий распространение, служит для отключения звука. Чтобы заставить замолчать звонок Samsung i900 или Nokia 8800 Arte, достаточно перевернуть устройство лицевой стороной вниз. В некоторых "раскладушках" Sony Ericsson с той же целью изобретательно применена встроенная камера: телефон затихает, если помахать над ним рукой. В Samsung подумывают о развитии этой идеи и весной запатентовали сложную систему знаков, которые устройства смогут распознавать при помощи все той же камеры. На первый взгляд даже слишком сложную - чтобы ее запомнить, нужны усилия.

Более разумным кажется подход компании Gesturetek, которая сооружает интерактивные дисплеи c середины восьмидесятых и собаку съела на системах управления с помощью жестов. Несколько лет назад она заинтересовалась мобильными телефонами и разработала программный "движок" под названием EyeMobile. С его помощью отслеживать перемещения устройства в пространстве можно даже в том случае, когда акселерометра нет. Информация о направлении и скорости движения извлекается из видеосигнала, получаемого со встроенной камеры.

В Gesturetek не стали изобретать собственный язык знаков и попытались придать дополнительный смысл естественным жестам, которые владельцы телефонов делают и так. Например, характерное вертикальное движение, которым мобильник подносят к уху, программа интерпретирует как команду снять трубку, а чтобы перелистнуть страницу, устройством нужно тряхнуть в соответствующем направлении. Эту технологию используют в нескольких телефонах, которые продаются в Японии (правда, главным образом для мобильных игр[Именно EyeMobile использован в мобильной версии знаменитой Katamari Damacy.]), но у Gesturetek уже есть варианты этого движка для Windows Mobile и Symbian и даже приложения, поддерживающие управление с помощью EyeMobile: браузер, карты и галерея.

Самые интересные особенности интерфейса iPhone тоже основаны на принципе непосредственного взаимодействия с объектами. И в Apple догадываются, что сильная сторона их детища именно в этом, а не в дизайне и красивых иконках. "Люди не понимают, что мы изобрели новый класс интерфейсов", - говорил год назад Джобс, а затем пояснял: все дело в том, что в интерфейсе iPhone почти отсутствуют глаголы. Особенность, к которой пытался привлечь внимание глава Apple, действительно очень важна. Пользователь традиционного графического интерфейса сначала выбирает объект, а затем указывает в меню действие, которое над ним необходимо совершить, - тот самый "глагол", о котором говорил Джобс. Пользователю материального интерфейса меню с "глаголами" ни к чему: он берет объект и сам, своими руками делает с ним то, что нужно. Так работают мультитач-жесты, воспринимаемые эппловским телефоном, так работает прокрутка в браузере и картах iPhone, так работают инерционные списки.

Мелочь? Конечно. Но учтите, что развитие материальных интерфейсов лишь начинается. Они, конечно, не вытеснят привычный GUI - лучшим способом ввода текста так и останется клавиатура. Однако перевести взаимодействие человека с машиной на новый уровень им вполне по силам. Дайте только срок.

Синтезатор reactable, разработанный в Португалии пять лет назад - прямой наследник системы metaDESK, на которой Хироси Исии из медиа-лаборатории MIT оттачивал концепцию материального интерфейса в 1997 году. reactable тоже состоит из стола-дисплея, на который проецируется компьютерное изображение, и набора материальных кубиков-иконок (создатели reactable называют их "тангибли"). Необычность reactable в том, что это не столько синтезатор, сколько музыкальный конструктор. У каждого кубика - своё назначение. Некоторые из них интерпретируются системой как генераторы звуковых частот, другие представляют собой фильтры, третьи - это кубики-секвенсоры. Когда кубик оказывается на столе, он немедленно включается в работу, а на поверхности reactable появляются линии, соединяющие его с другими. Чтобы изменить настройки модуля синтезатора (например, увеличить частоту, которую он генерирует), достаточно повернуть соответствующий ему "тангибль" вокруг своей оси. Передвижения кубиков отслеживает камера, спрятанная под полупрозрачной поверхностью стола.

Исполнение даже несложной мелодии на reactable превращается в целое представление. Чтобы совладать с таким музыкальным инструментом, требуется хорошая координация движений и изрядная сноровка - почти такая же, как для игры на терменвоксе. Вдобавок, справиться в одиночку с изобилием "тангиблей", каждый из которых требует внимания, очень трудно - нужны помощники. Зато и зрелище выходит крайне интересным.