Руками не трогать: материальные интерфейсы

- Кирилл Тихонов, "Компьютерра" 28 сентября 2008 года

Самые скучные презентации Apple - это презентации новых айподов. Нередко новые плееры отличаются от старых лишь вместительностью и цветом. У нового iPod nano, который продемонстрировали в сентябре, есть ещё одно 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 заапплодировала.

Возможность перемешивать песни в iPod nano потряхиванием - это, конечно, лишь забавная безделушка. И всё же на неё стоит обратить внимание, потому что тенденция, в которую она укладывается, очень важна. Значительные изменения всегда начинаются с малого. Именно это и происходит на наших глазах: в популярных гаджетах всё 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 распространённым 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.

Материальный интерфейс

"Естественное соответствие, то есть использование естественных аналогий и культурных стандартов, ведёт к мгновенному пониманию", - утверждает гуру юзабилити Дональд Норман. Однако не всё так просто. Даже если человек знает, для чего нужна настоящая мусорная корзина, это вовсе не значит, что он так же легко поймёт, как использовать корзину Windows. И корзина - это ещё не худший пример. В большинстве случаев о естественности операций в GUI и речи нет. Когда провести аналогии с реальным миром невозможно, понятность интерфейсу придаёт 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 всё 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 (Microsoft Surface.

Горизонтальная поверхность metaDESK (видео) 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 трёхмерное представление тех же данных. Чтобы увидеть объёмную модель ландшафта и строений в определённой 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 . Одни исследователи экспериментировали с непосредственной манипуляцией цифровыми объектами на специальных сенсорных дисплеях - так начинались современные разработки в области "мультитача" . 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 - это музыкальный стол reactable, о котором много писали в прошлом году. Звуки, которые он издаёт, зависят от расположения на его поверхности кубиков, символизирующих модули синтезатора.

Хотя reactable можно использовать в качестве музыкального инструмента (Бьерк даже взяла его на гастроли в 2007 году), он всё 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 всё же в главном их авторы правы. Их просчёт состоял лишь в том, что они пытались приладить материальный интерфейс к стационарному компьютеру.

Язык жестов

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 ещё с 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 ружьё на джойстик.

Когда датчики стали достаточно дешёвыми, их немедленно стали встраивать в игрушки и даже картриджи для карманных игровых приставок. Картридж Boktai для Game Boy Advance был снабжён 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 . Иногда крайне нестандартные - 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 нажмёт на соответствующую кнопку. Когда в таких устройствах появляются датчики, позволяющие им осмысленно реагировать на окружащий 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 распространённая 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 всё той же камеры. На первый взгляд, даже слишком сложную - чтобы её 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 интересующем направлении. Эту технологию используют в нескольких телефонах, которые продаются в Японии (правда, главным образом, для мобильных игр ), 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: всё 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 берёт 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.

- Опубликовано в журнале "Компьютерра" #40, 2008 г.