Трогательная техника: сенсорные экраны

Сенсорные экраны сегодня кажутся чем-то обыденным. С помощью них просматриваем соцсети, снимаем фотографии и даже платим за кофе. Скорее всего, эту статью вы тоже листаете пальцем. Но за этой простотой скрывается долгая история проб, ошибок и озарений. 

Первые сенсорные панели появились ещё в 1960-х. Тогда они были громоздкими, капризными и невероятно дорогими. Что же сделало возможным технологический прорыв в этой области? Всё началось с военных заказов, научного любопытства и случайных открытий. Рассказываем о появлении «трогательной техники» в нашей статье.

Что такое сенсорный экран? 

Сенсорный экран — это устройство ввода и вывода информации, которое представляет собой экран, реагирующий на прикосновения к нему. Экран умеет распознавать, где именно вы к нему прикоснулись. Он превращает это действие в команду — будь то открытие приложения, увеличение фото или отправка сообщения.

Технологически это работает по-разному. Самые распространенные экраны — емкостные. Они реагируют на электрический заряд вашего пальца, создавая точку контакта.

В старых устройствах часто использовались резистивные экраны, которые срабатывали от давления. Именно поэтому по ним можно было тыкать даже карандашом. А современные смартфоны умеют распознавать сразу несколько касаний. Благодаря этому мы листаем страницы жестами и увеличиваем фото пинчем.

Четвёртое плато и другие ранние эксперименты

Практически любая прорывная технология — от интернета до запуска космических кораблей — так или иначе первоначально разрабатывается для военных нужд. Сенсорные экраны в этом плане не стали исключением. 

SAGE

Первые сенсорные системы управлялись не пальцами: требовалось что-то более электропроводящее. Например, световая пушка. В 1954 году в американской Lincoln Lab предложили использовать её для выбора и управления иконками самолетов на авиарадаре в системе SAGE (Semi Automatic Ground Environment).

Эта система, в которой числилось 27 компьютеров весом в 250 тонн каждый, управляла противоракетной обороной США. Она успешно делала это вплоть до 1983 года. Именно из неё вышел ARPANET, предшественник современного интернета. 

О первых шагах «всемирной паутины» мы рассказываем в статье «Как появился интернет»

Зачем для этой системы были нужны сенсорные экраны? Оператор вместо ввода координат с клавиатуры просто указывал пушкой на точку. Она передавала сигнал компьютеру, и тот уже сам вычислял координаты. Это позволяло исключать ошибки и повышало скорость реагирования. 

Довольно быстро световую пушку усовершенствовали до светового стилуса. Он уже позволял рисовать на экране, и на этом успокоились.

Удивительно, но разработка такого экрана действительно не вызвала технологического восторга. В кино тачскрин появился в 1965 году, когда экипаж корабля из «Star Trek» начал нажимать пальцами прямо на экраны вместо кнопок — но тогда эти кадры зрители восприняли как гротеск. 

PLATO IV

В конце 1960-х в США появилась система PLATO (Programmed Logic for Automated Teaching Operations). То есть Программный алгоритм для автоматизированных операций преподавания. Эта система работала на компьютере ILLIAC I. Он был построен для баллистических вычислений в период Корейской войны. Но его довольно быстро приспособили под образовательные цели. 

Система PLATO вначале работала только лишь для создания простеньких курсовых работ студентами Иллинойса. В этом университете, к слову, её и придумали. К концу 1970-х годов она уже состояла из несколько тысяч терминалов по всему миру. А также десятков мейнфреймов, соединённых общей сетью. Именно в рамках PLATO появились такие знакомые нам нынче понятия, как веб-форум, удалённый рабочий стол, чат и многопользовательская игра.

Сенсорный экран появился в рамках четвёртой итерации этой системы. Он был крайне примитивен. Но даже его низкая чувствительность и разрешение давало возможность пользователю выбирать ответ. Достаточно просто коснуться экрана пальцем. 

Атомные перегрузки

Сенсорные экраны в 1960-х возникали то тут, то там. Планшет со стилусом придумали и в американской RAND (исследовательская организация, первично занимавшаяся конструированием ракетной техники и спутников), и в британской Royal Radar Establishment.

Это были ёмкостные тачскрины: те, которые реагировали на электропроводимость. Их разрабатывали намеренно. А вот резистивные тачскрины — которые реагируют именно на давление — придумали вообще случайно в процессе проведения исследований по атомной физике в 1971 году в университете Кентукки на перегруженном работой ускорителе Ван де Граафа.

Автором этого случайного изобретения стал доктор Сэм Херст. Сконструировав такой датчик, он понял, что за этим устройством вполне может быть будущее. Херст доработал его, запатентовал и основал компанию Elographics. С этого момента тачскрины начали своё шествие по миру. 

Первые коммерческие применения

Первые коммерческие реализации всё равно были основаны на ёмкостных тачскринах. В 1983 всем известная компания Hewlett-Packard представила HP-150, один из первых в мире компьютеров с сенсорным экраном. Монитор этого «чудо-агрегата» был окружён инфракрасными датчиками. Они определяли положение пальца. 

Однако пользователи жаловались, что экран быстро покрывался отпечатками, а точность оставляла желать лучшего. Но главное было сделано. Концепция «компьютера, который понимает прикосновения» перестала быть фантастикой.

Спустя десять лет, в 1990-е годы, на рынок вышла ещё более известная нынче компания: Apple. Она выпустила Newton MessagePad. Этот карманный компьютер с сенсорным экраном и рукописным вводом первоначально стал предметом бесконечных шуток из-за несовершенного распознавания текста.

Но именно Newton показал миру, что мобильные устройства могут быть интуитивно понятными. Многие идеи, реализованные в Newton, позже воплотились в успешных продуктах Apple — особенно в iPhone.

Настоящим прорывом 1994 года стал IBM Simon — устройство, которое сегодня назвали бы смартфоном. За колоссальные по тем временам $900 покупатель получал резистивный сенсорный экран, возможность отправлять факсы и даже набор встроенных приложений. Правда, аккумулятора хватало едва на час работы, а размером Simon напоминал кирпич. Но это был первый шаг к тому, чтобы объединить телефон и компьютер в одном устройстве.

Сенсорная революция

Технологический скачок 2000-х годов перевернул представление о сенсорных экранах. Благодаря разработкам в области оптических сенсоров и сложных алгоритмов обработки сигналов, экраны научились распознавать сразу несколько касаний одновременно. 

Инфракрасные сетки и ёмкостные матрицы стали точнее. А программное обеспечение — умнее. Оно превращало простые прикосновения в интуитивные жесты: масштабирование, прокрутку, поворот. Это уже была не просто замена кнопкам — это был новый язык взаимодействия с техникой.

Ключевую роль сыграло развитие процессоров. Мощные чипы научились мгновенно обрабатывать касания. Это делало экран по-настоящему отзывчивым. Задержки в доли секунды, которые были нормой в 1990-х, теперь казались неприемлемыми. Технологии мультитача, запатентованные Apple и Microsoft, превратились в золотой стандарт. Пользователи больше не хотели возвращаться к примитивным резистивным экранам.

Технологический прорыв

Настоящую революцию в 2007 году совершил iPhone. Стив Джобс не просто показал смартфон с сенсорным экраном. Он представил устройство, где экран стал главным интерфейсом. Ёмкостная технология, мультитач и продуманная операционная система сделали кнопочные телефоны мгновенно устаревшими. Внезапно оказалось, что люди готовы полностью перейти на управление пальцами. Стоило только сделать этот процесс удобным.

Вслед за Apple на рынок хлынули конкуренты, и это привело к взрывному развитию технологии. Samsung, LG и другие производители начали массовый выпуск сенсорных дисплеев, снижая цены и улучшая качество. Всего за несколько лет сенсорные экраны перестали быть премиальной особенностью и появились даже в бюджетных устройствах. Так технология, рождённая в научных лабораториях, превратилась в повседневную реальность для миллиардов людей.

Что день грядущий нам готовит? 

Сенсорные экраны продолжают своё взрывное развитие. Сейчас появляются гибкие и даже прозрачные дисплеи. Их можно сворачивать в трубку или встраивать в любые поверхности. Причём они быстро переходят из разряда концептов в реальные продукты. Нам сейчас не нужно обладать богатым воображением, чтобы представить себе смартфон, который можно сложить или развернуть как обычную бумажку.

Открытия начинаются с идеи, а идеи приходят из воображения. О том, как оно связано с памятью, мы рассказываем в статье «Память и воображение»

Следующим шагом становится внедрение биометрических сенсоров прямо в дисплеи. Теперь палец не только управляет устройством, но и мгновенно идентифицирует пользователя. А некоторые разработчики уже экспериментируют с распознаванием вен ладони или даже сердечного ритма через касание, делая технологии не просто удобными, но и по-настоящему персональными.

Сенсорное будущее

Будущее обещает еще более радикальные изменения. Голографические интерфейсы, проецируемые на воздух, и нейроуправление, где устройство понимает команды по сигналам мозга — это уже не научная фантастика, а вполне обозримые перспективы.

Сложно переоценить, как сенсорные экраны изменили нашу повседневность. Они стерли границу между человеком и машиной, сделав технологии по-настоящему интуитивными. И если темпы развития сохранятся, через десятилетие мы с улыбкой будем вспоминать клавиатуры и мыши как архаичные пережитки прошлого — ведь управлять цифровым миром можно будет буквально одним взглядом или мыслью.

Технологии меняются день ото дня и столь же быстро устаревают. Мы в Nasledie.digital следим за их развитием и сохраняем семейную память наших клиентов в самых современных форматах. Познакомьтесь с нашими Цифровыми капсулами времени на онлайн-консультации «Первый шаг» — оставьте для этого свои координаты по ссылке!