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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!!!

23set/092

Interfaces Homem-Computador: o presente

Para começar desde o começo, uma brevíssima recapitulação daquelas tecnologias atuais que estão mexendo com o imaginário popular.

Isso sem contar os visuais dos recém-lançados Mac OS X Snow Leopard e Windows Seven, que já vem bastante "adocicados". Sem dúvida, todas essas abordagens reduzem drasticamente a barreira entre o real e o virtual. Mas através de um caminho bastante tortuoso.

pixels

Interpretar aquilo que aparece na tela como um objeto real exige uma boa dose de visualização e imaginação. Você está olhando para um retângulo plano com milhões de minúsculos pontos luminosos que pulsam o mínimo de 60 vezes por segundo. Graças à fisiologia do seu olho e ao efeito da persistência da visão, você consegue interpretar aquilo como uma imagem só. Daí em diante, entram os processos de Gestalt, que permitem identificar o que está na imagem.

Nesse ponto, acaba a parte neurológica da visão e começa a semiótica. O exemplo clássico, muito difundido pela pintura futurista, é a representação da velocidade em uma imagem estática, aproveitando os "defeitos especiais" causados pelo grande tempo de exposição da fotografia (por sua vez, causado pela baixa sensibilidade das primeiras chapas fotográficas). A representação de rodas ovais e "motion blur" foi tão recorrente no último século que entrou no repertório como símbolo de velocidade.

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(imagens emprestadas de http://autodrome.over-blog.com/article-14490507.html e Wikipedia)

Portanto, representar um objeto real, tridimensional, numa superfície plana exige um engenhoso artefato chamado perspectiva. Não resolve tudo:

  1. Visão binocular: cada olho enxerga uma imagem diferente. OK, existem óculos especiais para isso.
  2. Distância focal: especialmente relevante para detectar profundidade em objetos próximos.
  3. Campo de visão: muito, muito complicado. Perspectiva distorce acima dos 60°. A fóvea do olho humano possui um campo bem menor, porém o olho está em constante movimento.

Tanto que a perspectiva foi "inventada" somente na Renascença: os gregos desistiram perante de tanta incoerência. O que o olho humano enxerga pode ser fielmente representado num domo, e jamais num plano. Então, nessas idas e voltas do progresso, aqui estamos com o IMAX :)

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Agora, depois desse devaneio todo, voltando para as Interfaces Homem-Computador. "Interface 3D" é algo que não existe. Por mais elaborados que sejam os defeitos especiais, na escala evolutiva, não caem longe dos infames "gloss" da Apple.

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E operar "objetos tridimensionais" numa tela, no melhor caso, se assemelha a isto:

Glovebox

E, no pior, a isto:

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Para finalizar esta longa introdução: se o output de dados já é um assunto problemático, o input então... O hype do momento é touchscreen no geral, e o multitouch em especial. E os gestures, claro. Quanto ao touchscreen: já passamos por isso. Não pegou por n razões, entre elas, o desconforto de ficar com a mão suspensa no ar.

HypertextEditingSystemConsoleBrownUniv1969

Quanto aos gestures, especialmente do Project Natal. Parece ser um ótimo exercício, mas interagir com uma máquina tal como na famosa cena do Minority Report é simplesmente inviável.

Não apenas cansa como é ineficiente: afinal, o cérebro, ao mapear funções sensoriais e motoras, privilegia desproporcionalmente as mãos e os dedos, mas não braços, pernas, orelhas, etc.

Sensory_and_motor_homunculi

Pergunta retórica: como isso foi acontecer? Pequenas mudanças graduais ao longo do tempo. Evolução. Tema do próximo post :D

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