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Interfaces Homem-Computador: as alternativas

Equivalência

Sendo o estado tecnológico atual o produto da evolução da nossa cultura, não existe virtualmente nada que nos prenda a adotarmos um dado padrão como sendo o melhor. Apesar dos debates sobre a superioridade do teclado com layout Dvorak, que já citei, ao menos uma coisa é certa: ele não é pior do que layout QWERTY. É apenas uma questão de habito. E, quanto maiores as divergências do padrão estabelecido, maior a dificuldade de quebrar o hábito. Afinal, acaba não compensando: trocar o conhecido pelo desconhecido, e ainda sem ter a certeza de que isso vai mudar alguma coisa.

Um exemplo mais concreto, tirado do meu artigo "Comparação de menus hierárquicos lineares e radiais segundo a lei de Fitts". E como são esses menus? O linear todo mundo já viu, milhares de vezes ao dia. O radial é mais raro, relativamente complicado de se encontrar na prática. Mas o Prezi, TheBrain e o recente WonderWheel do Google usam exatamente esse tipo. Sem entrar em debates qual é o melhor, tentei estabelecer um parâmetro para comparar o linear e o radial quantitativamente. Isso foi possível através da Lei de Fitts, que modela (com grande precisão) o ato de apontar. Usando a formulação de Fitts "ao contrário", foi possível projetar um menu radial e um linear, ambos com o mesmo Índice de Dificuldade:

  1. Menu hierárquico radial
  2. Menu hierárquico linear

Daí em diante, foi conduzido um experimento com várias pessoas interagindo com ambos os menus, com os registros da sua performance guardados para uma posterior análise. Detalhe importante: o menu não poderia apresentar algo familiar, tal como opções de arquivos, por exemplo, pois a familiaridade dos usuários com esse tipo de menu aumentaria significativamente a sua performance. Já para algo raro de se ver num menu... Não houve diferença estatisticamente significativa na performance! Ou seja: para alguma tarefa inédita, tanto faz usar menus hierárquicos radiais ou lineares. Aí sim: em alguns casos, o radial com a mesma quantidade de itens contemplados terá Índice de Dificuldade menor do que o linear equivalente.

Esquecimento

Os computadores nem sempre foram digitais. Os primeiros faziam cálculos por analogia, e nem necessariamente eram elétricos. O MONIAC (Monetary National Income Analogue Computer) utilizava água para simular os fluxos monetários do Reino Unido com precisão de ±2%. Por outro lado, computadores digitais eram mais estáveis, precisos e velozes, portanto, rapidamente substituíram os analógicos.

Por outro lado... A capacidade gráfica dos sistemas digitais demorou, e muito, para chegar no nível da dos analógicos. Quem é familiarizado a associar a qualidade da imagem à quantidade de megapixels, nem imagina como era operar na ordem de "kilopixels" e algumas dezenas de cores.

Kenneth Knowlton & Leon Harmon, Studies in Perception I, 1966

Vale lembrar que na época das primeiras imagens eletrônicas digitais, a televisão (por exemplo, uma Teleavia P111) já contava com uma resolução de 819 linhas e uma gama razoável de cores. E o curioso é que ainda hoje a maioria dos nossos monitores (especificamente os com interface VGA, introduzida em 1987) continuam sendo analógicos.

Em suma: a evolução tomou um rumo um tanto quanto esquisito, nesse aspecto. Eis algumas das imagens da metade do século passado que deram o início à arte eletrônica, todas elas produzidas analogicamente, e bastante a par com as tecnologias da imagem digital de meio-século depois:

Herbert Franke, Electronic Graphics, 1961Herbert Franke, Oszillogram, 1956John Whitney, Lapis, 1963-66John Whitney, Lapis, 1963-66John Whitney, Lapis, 1963-66John Whitney, Lapis, 1963-66Charles Csuri, After Mondrian, 1963Charles Csuri, After Duerer, 1963

E se?...

  • ...o facsimile tivesse deixado de ser inventado?
  • ...a máquina de escrever não fosse baseada em um instrumento musical de teclas?

Existiriam pixels? Monitores? Teclados? Mouses? Qual rumo inusitado o progresso da tecnologia da informação tomaria? Um exercício para a imaginação e para o próximo post :D

24set/092

Interfaces Homem-Computador: o paradigma

Escalas

No começo, lá em 1837, o código Morse parecia suficiente. Um simples alfabeto de símbolos podia transmitir palavras e mensagens instantaneamente e a distâncias nunca antes imaginadas. Com alguns aprimoramentos, aparelhos telegráficos ganharam um teclado (ver post anterior) e um display rudimentar baseado em uma escala com alfabeto. Excelente para operar com dados sequenciais, ou unidimensionais, não servia para dados cartesianos, ou bidimensionais.

Sistema de telegrafia do século 19Sistema de telegrafia do século 19Sistema de telegrafia do século 19Sistema de telegrafia do século 19

Varredura mecânica

Em 1848, Frederick Bakewell aprimora um engenhoso dispositivo recentemente desenvolvido por Alexander Bain, tornando possível a transmissão de imagens através de linhas telegráficas. A ideia (genial, convenhamos) consistiu em "desenrolar" uma imagem numa espiral contínua de sinais que determinassem a claridade. Praticamente o que o DVD fez quase 150 anos depois :)

Nasce, assim, o que veio a se tornar um aparelho de fax. As bobinas do transmissor e o receptor eram giradas de forma sincronizada por mecanismos de relógio, e o sinal de luminosidade, captado de um lado, era transmitido em forma de uma fagulha para o outro, aonde queimava o filme fotográfico.

Facsimile aprimorado por Bakewell, 1848Quase 50 anos depois, Paul Nipkow inventa um sistema muito mais eficaz de transformar uma imagem em uma sequencia de sinais elétricos, o Disco de Nipkow. Eficaz a ponto de realizar várias varreduras por segundo. Porém, foi somente em 1925 que John Baird conseguiu a proeza de transmitir uma imagem em movimento através do sistema de varredura mecânica, baseado no disco de Nipkow.

Disco de NipkowSistema de varredura mecânica da imagem através de espelhosSistema de varredura mecânica da imagem através de espelhosPrimeira imagem fotografada do televisor de John Baird, 1925

Tubo de raios catódicos

Esse é o display, propriamente dito. Surgiu na década de 20 do século passado e matou a paulada os sistemas de varredura mecânica (apesar dos primeiros displays CRT contarem com um espelho mecânico!). CRT abriu a era do entretenimento em massa ( televisão), passou por aplicações militares (radar) e científicas (osciloscópio), e foi parar nos computadores pessoais. Tanto que os primeiros computadores caseiros eram plugados diretamente na TV.

E aqui está a herança que se mantém desde o primeiro facsimile: a imagem de um monitor ou TV, sejam eles CRT, LCD, plasma ou LED, é composta por uma sequencia de pontos luminosos. Nos meios digitais, estes recebem o nome de pixels. Historicamente, tornou-se tão conveniente desmontar e reconstruir imagens que fica difícil conceber algo diferente. Mas não impossível. Um exemplo é Tennis For Two, "o segundo videogame da história", inventado por William Higinbotham e que utiliza um osciloscópio como display. Nunca joguei nem este, nem o Pong, mas, bem, o Tennis For Two parece ser mais "realista", por assim dizer.

Osciloscópio também é capaz de traçar padrões gráficos bastante elaborados, como nos oscillons do Ben Laposky (pioneiro da arte eletrônica), e até mesmo textos. Tudo isso sem envolver pixel algum!

Oscillon de Ben Laposky, 1952Oscillon de Ben Laposky, 1952

A arte dos pixels

E agora, de volta ao Xerox Star, oficialmente, Xerox 8010 Information System, lançado em 1981, e, na certa, o computador mais influente de todos os tempos. Foi daí que o conceito de WIMP (“Windows, Icons, Menus and Pointing device”) se propagou para os sistemas da Apple, Atari, Commodore, Microsoft, NeXT e Sun, citando só alguns, que se inter-influenciam até hoje, ainda assim preservando o legado da Xerox praticamente imutável. A interface em si foi solidamente fundamentada na usabilidade. A rigorosa metodologia aplicada no processo de desenvolvimento testava exaustivamente as alternativas de cada elemento gráfico até selecionar o mais apropriado. Não é a toa que facilmente reconhecemos os pictogramas desenhados 30 anos atrás.

Star-icons, versão do Bill BowmanStar-icons, versão Dave SmithStar-icons, versão do Wallace JuddStar-icons, versão Norm CoxStar-icons, versão finalEvolução do ícone do documento

Era uma máquina perfeita para substituir toda a papelada do escritório. Uma jogada de se esperar da Xerox, gigante da tecnologia da informação e documentação. Tanto que a propaganda do Xerox Star batia insistentemente na tecla do "tão bom quanto o papel".

Propaganda do Xerox 8010Xerox Star 8010Xerox Star 8010Papel?!

Momento de introspecção. Depois de tantas voltas, tudo o que queremos é um "papel melhor"? É o que o lançamento do Kindle, da Amazon, sugere. Citando o Henry Ford, a respeito do seu primeiro automóvel:

Se eu perguntasse aos meus clientes o que eles querem, eles diriam "um cavalo que corre mais".

Lemos preto em branco por que o papel sempre foi assim, e apesar dos estudos da fisiologia do olho demonstrarem que, digamos, amarelo em azul-escuro seria mais confortável para a vista. Os tipos tem altura fixa por que, bem, padronização era a ideia original do Gutenberg. E é praticamente impossível fugir da forma retangular dos displays: milhões de dólares foram investidos só para "enquadrar" o tubo CRT, originalmente oval.

Salvar/Salvar Como"As coisas sempre foram assim, por que mudar agora" está deixando de ser uma boa justificativa. Exemplo: o que é aquele quadrado azul de um canto chanfrado, com uma grade branca e interruptor, que aparece à esquerda da opção "Salvar" e "Salvar Como" no menu do Word? Pergunta ridícula, mas natural para quem nunca viu um disquete. E nem verá. Nos ícones originais da Xerox, tinha uma fita. Alguém lembra como era salvar um documento numa fita? Eu, felizmente, não.

São estes os paradigmas estabelecidos através de uma longa sucessão de aprimoramentos das tecnologias pré-existentes. Não é bom nem ruim, apenas inevitável. Artefatos novos ganham espaço através da tradução da funcionalidade dos seus antecessores. Mesmo que esta tradução seja uma traição dos seus próprios paradigmas.

Tema do próximo post: análise das possibilidades das Interfaces Homem-Máquina evoluídos a partir dos paradigmas distintos.

24set/092

Interfaces Homem-Computador: a evolução

O progresso

Não surpreendentemente, as forças que dão direção à evolução da tecnologia são essencialmente as mesmas que direcionam a evolução biológica. Segundo o Richard Dawkins, é considerado "replicador" tudo aquilo que pode ser copiado. São estas as propriedades dos replicadores (Fenótipo Estendido, p. 84):

  1. Longevidade: o replicador não necessita ser eterno, mas deve existir o tempo suficiente para ser replicado. Quanto mais tempo um replicador existe, maiores são as suas chances de ser copiado, e maior é a quantidade de cópias que podem ser geradas.
  2. Fertilidade: o replicador necessita gerar algum número de cópias para persistir como replicador. Quanto maior a quantidade de cópias, maior a sua chance de tomar o espaço de outros replicadores.
  3. Fidelidade: o replicador deve manter um grau de acuracidade em suas cópias. Quanto mais precisas as réplicas, maior será o seu sucesso como replicador. Porém são os desvios (ou mutações) que permitem que a evolução ocorra.

Obviamente, são essas as características dos genes, cujo suporte físico é o DNA (ou, às vezes, RNA). No caso dos símbolos culturais, existe o termo "meme" que foi completamente escrachado com a grande ajuda da Internet. Mas o que interessa aqui é o fato da tecnologia no geral, e a de interfaces em especial, ter evoluído de uma forma gradual, e não revolucionária, tal como muitas pessoas pensam.

Agora, o que torna o fator evolutivo tão importante no escopo da tecnologia de informação é o grande espaço dado para os erros. Por um lado, literalmente custa nada errar, então inúmeras alternativas de uma mesma coisa são geradas e postas para "competir". Por outro, erros latentes dentro de projetos bem-sucedidos sobrevivem muito mais do que os seus genitores.

O teclado

O teclado se desenvolveu diretamente do piano, o que fica evidente até pelo seu nome em inglês (keyboard).

Sistema de telegrafia do David Edward Hughes, patenteado em 1855

Curiosamente, o David Edward Hughes, que patenteou esse sistema de telegrafia em 1855, era professor de música. Mais curioso ainda, as primeiras máquinas de escrever não compartilhavam com o piano apenas a forma, mas também o princípio de funcionamento. Ao pressionar uma tecla, um sistema de alavancas aciona um martelo, que, no caso do piano, bate numa corda; e, no caso da máquina de escrever, pressiona um elemento metálico, com um alto relevo do caractere a imprimir, juntamente com uma fita com tinta contra o papel.

Funcionamento de uma tecla do pianoSistema de alavancas de uma tecla da máquina de escreverAtualmente, por mais elaborado que seja o teclado digital, usado para interfacear com um computador, ainda guarda resquícios das primeiras máquinas de escrever. O exemplo clássico é o layout QWERTY, projetado para evitar que as hastes dos martelos se enrosquem, evitando que as teclas referentes às letras que se sucedem frequentemente estejam fisicamente próximas.

Teclados menos ortodoxos, tais como stenotype (usado para legendar programas televisivos em tempo real), utilizam o conceito de "acordes" (várias teclas pressionadas simultaneamente para formar um único caractere) assemelhando-se mais ainda aos instrumentos musicais.

Teclado do tipo stenotypeTagtype, um teclado para digitar em japonêsPorém, é o tradicional teclado de 104 teclas e o layout QWERTY que reina supremo: nem sequer a tentativa de otimizar o layout para a digitação, tal como propõem os defensores do layout Dvorak, tem tido muito sucesso.

O mouse

O primeiro mouse foi desenvolvido na década de 60 do século passado por Douglas Engelbart e Bill English, no então Stanford Research Institute (posteriormente SRI International).

first_mouseO primeiro mouse, de Douglas Engelbart, de 1968Patente original do mouse

O projeto de pesquisa de Englebart, denominado simplesmente oN-Line System, visionário e ambicioso, objetivava a multiplicação da inteligência humana, e envolvia elementos como displays bitmap, videoconferência, hipertexto, ferramentas colaborativas e precursores das interfaces gráficas, além do próprio mouse, é claro. Vale ressaltar que o trackball e joystick também foram testados pela sua equipe, porém o mouse foi o que se saiu melhor, sendo mais rápido e preciso.

Porém, na década de 70 o grupo se desfez, sendo que muitos dos seus integrantes migraram para o Xerox Palo Alto Research Center. Foi lá que o Bill English, co-inventor do mouse, aprimorou a sua criação com a adição de uma esfera que transmitia o movimento aos sensores internos. Assim, o mouse se tornou um produto comercializável, sendo integrado primeiramente no computador pessoal Xerox Alto, e depois, no Xerox 8010 Star.

Xerox 8010 Star

E, finalmente, devemos agradecer à Apple pelo mouse que conhecemos hoje. Não percebendo o seu real potencial, Stanford Research Institute vende por um preço irrisório a licença à empresa da maçã, que evolui rapidamente dos protótipos toscos até os gadgets mais cobiçados da atualidade.

Protótipo do do Apple Lisa, Julho 1979Protótipo do do Apple Lisa, Fevereiro de 1980Protótipo do do Apple Lisa, Março de 1980Protótipo do Apple Lisa, Agosto de 1980Protótipo do Apple Lisa, Outubro de 1980Protótipo do Apple Lisa, Dezembro de 1980Protótipo do Apple Lisa, Julho de 1981Lisa Office System 1.0 (Maio de 1983)Lisa 7/7 Office System 3.1 (1984, versão final)

30 anos da evolução do mouse

O que mudou em mouses nos últimos 30 anos? Do ponto de vista da função, ganharam um scroll, botões extras, sensor óptico e perderam a cauda. Do ponto de vista da forma... Devemos agradecer todos os dias a longevidade, fertilidade e fidelidade do replicador original de Englebart. Alguém duvida?

Mouse em forma de uma pirâmide

Mouse-telefone

Mouse com numeric pad

Mickey Mouse!

Mouse para jogos de corrida

O tradicional mouse (nada) ergonômico

O display

OK, tudo o que escrevi até agora foi uma mera introdução para o tema do display. Afinal, o nosso principal sentido é a visão. Portanto, no próximo post, dá-lhe história da impressão, osciloscópios, discos de Nipkow, pixels, ePaper, e, é claro, muito, muito Xerox 8010 Star!!!

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