Аппаратные, програмные и пользовательские интерфейсы информационных систем

     С более раннего времени, и под  влиянием также и этих концепций, проходил процесс по унификации в  использовании клавиатуры и мыши прикладными программами. Слияние этих двух тенденций и привело к созданию того пользовательского интерфейса, с помощью которого, при минимальных затратах времени и средств на переучивание персонала, можно работать с любыми программным продуктом. Описание этого интерфейса, общего для всех приложений и операционных систем, и посвящена данная часть.

  Простой графический интерфейс

     На  первом этапе графический интерфейс  очень походил на технологию командной  строки. Отличия от технологии командной строки заключались в следующим:

     1. При отображении символов допускалось выделение части символов цветом, инверсным изображением, подчеркиванием и мерцанием. Благодаря этому повысилась выразительность изображения.

     2. В зависимости от конкретной реализации графического интерфейса курсор может представляться не только мерцающим прямоугольником, но и некоторой областью, охватывающей несколько символов и даже часть экрана. Эта выделенная область отличается от других, невыделенных частей (обычно цветом).

     3. Нажатие клавиши Enter не всегда приводит к выполнению команды и переходу к следующей строке. Реакция на нажатие любой клавиши во многом зависит от того, в какой части экрана находился курсор.

     4. Кроме клавиши Enter, на клавиатуре все чаще стали использоваться "серые" клавиши управления курсором.

     5. Уже в этой редакции графического интерфейса стали использоваться манипуляторы (типа мыши, трекбола и т.п. - см. рис.3) Они позволяли быстро выделять нужную часть экрана и перемещать курсор.  

     

     Рис.3. Манипуляторы  

     Подводя итоги, можно привести следующие  отличительные особенности этого  интерфейса.

     1) Выделение областей экрана.

     2) Переопределение клавиш клавиатуры в зависимости от контекста.

     3) Использование манипуляторов и серых клавиш клавиатуры для управления курсором.

     4) Широкое использование цветных мониторов.

     Появление этого типа интерфейса совпадает  с широким распространением операционной системы MS-DOS. Именно она внедрила этот интерфейс в массы, благодаря чему 80-е годы прошли под знаком совершенствования этого типа интерфейса, улучшения характеристик отображения символов и других параметров монитора.

     Типичным  примером использования этого вида интерфейса является файловая оболочка Nortron Commander (о файловых оболочках  смотри ниже) и текстовый редактор Multi-Edit. А текстовые редакторы Лексикон, ChiWriter и текстовый процессор Microsoft Word for Dos являются примером, как этот интерфейс превзошел сам себя.

WIMP - интерфейс

     Вторым  этапом в развитии графического интерфейса стал "чистый" интерфейс WIMP, Этот подвид интерфейса характеризуется  следующими особенностями.

     1. Вся работа с программами, файлами и документами происходит в окнах - определенных очерченных рамкой частях экрана.

     2. Все программы, файлы, документы, устройства и другие объекты представляются в виде значков - иконок. При открытии иконки превращаются в окна.

     3. Все действия с объектами осуществляются с помощью меню. Хотя меню появилось на первом этапе становления графического интерфейса, оно не имело в нем главенствующего значения, а служило лишь дополнением к командной строке. В чистом WIMP - интерфейсе меню становится основным элементом управления.

     4. Широкое использование манипуляторов для указания на объекты. Манипулятор перестает быть просто игрушкой - дополнением к клавиатуре, а становится основным элементом управления. С помощью манипулятора УКАЗЫВАЮТ на любую область экрана, окна или иконки, ВЫДЕЛЯЮТ ее, а уже потом через меню или с использованием других технологий осуществляют управление ими.

     Следует отметить, что WIMP требует для своей  реализации цветной растровый дисплей  с высоким разрешением и манипулятор. Также программы, ориентированные на этот вид интерфейса, предъявляют повышенные требования к производительности компьютера, объему его памяти, пропускной способности шины и т.п. Однако этот вид интерфейса наиболее прост в усвоении и интуитивно понятен. Поэтому сейчас WIMP - интерфейс стал стандартом де-факто.

     Ярким примером программ с графическим  интерфейсом является операционная система Microsoft Windows.

Речевая технология

 

     С середины 90-х годов, после появления  недорогих звуковых карт и широкого распространения технологий распознавания  речи, появился так называемый "речевая  технология" SILK - интерфейса. При этой технологии команды подаются голосом путем произнесения специальных зарезервированных слов - команд. Основными такими командами (по правилам системы "Горыныч") являются:

     "Проснись" - включение голосового интерфейса.

     "Отдыхай" - выключение речевого интерфейса.

     "Открыть" - переход в режим вызова той или иной программы. Имя программы называется в следующем слове.

     "Буду  диктовать" - переход из режима команд в режим набора текста голосом.

     "Режим  команд" - возврат в режим подачи команд голосом.

И некоторые другие.

     Слова должны выговариваться четко, в одном  темпе. Между словами обязательна пауза. Из-за неразвитости алгоритма распознавания речи такие системы требует индивидуальной предварительной настройки на каждого конкретного пользователя.

     "Речевая"  технология является простейшей  реализацией SILK - интерфейса.

Биометрическая  технология

 

     Эта технология возникла в конце 90-х  годов XX века и на момент написания  книги еще разрабатывается. Для управления компьютером используется выражение лица человека, направление его взгляда, размер зрачка и другие признаки. Для идентификации пользователя используется рисунок радужной оболочки его глаз, отпечатки пальцев и другая уникальная информация. Изображения считываются с цифровой видеокамеры, а затем с помощью специальных программ распознавания образов из этого изображения выделяются команды. Эта технология, по-видимому, займет свое место в программных продуктах и приложениях, где важно точно идентифицировать пользователя компьютера.

Семантический (общественный) интерфейс

     Этот  вид интерфейса возник в конце 70-х  годов XX века, с развитием искусственного интеллекта. Его трудно назвать самостоятельным видом интерфейса - он включает в себя и интерфейс командной строки, и графический, и речевой, и мимический интерфейс. Основная его отличительная черта - это отсутствие команд при общении с компьютером. Запрос формируется на естественном языке, в виде связанного текста и образов. По своей сути это трудно называть интерфейсом - это уже моделирование "общения" человека с компьютером. С середины 90-х годов XX века публикации, относящихся к семантическому интерфейсу, уже не встречались. Похоже, что в связи с важным военным значением этих разработок (например, для автономного ведения современного боя машинами - роботами, для "семантической" криптографии) эти направления были засекречены. Информация, что эти исследования продолжаются, иногда появляется в периодической печати (обычно в разделах компьютерных новостей).

  Типы интерфейсов

 

     Интерфейсы  пользователя бывают двух типов:

1) процедурно-ориентированные: примитивные меню со свободной навигацией

     2) объектно-ориентированные:

     прямого манипулирования.

     Процедурно-ориентированный интерфейс использует традиционную модель взаимодействия с пользователем, основанную на понятиях "процедура" и "операция". В рамках этой модели программное обеспечение предоставляет пользователю возможность выполнения некоторых действий, для которых пользователь определяет соответствие данных и следствием выполнения которых является получение желаемого результата.

     Объектно-ориентированные  интерфейсы используют модель взаимодействия с пользователем, ориентированную  на манипулирование объектами предметной области. В рамках этой модели пользователю предоставляется возможность напрямую взаимодействовать с каждым объектом и инициировать выполнение операций, в процессе которых взаимодействуют несколько объектов. Задача пользователя формулируется как целенаправленное изменение некоторого объекта. Объект понимается в широком смысле слова - модель БД, системы и т.д. Объектно-ориентированный интерфейс предполагает, что взаимодействие с пользователем осуществляется посредством выбора и перемещения пиктограмм соответствующей объектно-ориентированной области. Различают однодокументные (SDI) и многодокументные (MDI) интерфейсы.  
 

     Процедурно-ориентированные  интерфейсы:

1) Обеспечивают пользователю функции, необходимые для выполнения задач;

     2) Акцент делается на задачи;

     3) Пиктограммы представляют приложения, окна или операции;

     4) Содержание папок и справочников отражается с помощью таблицы-списка.

     Объектно-ориентированные  интерфейсы:

     1) Обеспечивает пользователю возможность взаимодействия с объектами;

     2) Акцент делается на входные данные и результаты;

     3) Пиктограммы представляют объекты;

     4) Папки и справочники являются визуальными контейнерами объектов.

     Примитивным называется интерфейс, который организует взаимодействие с пользователем  и используется в консольном режиме. Единственное отклонение от последовательного процесса, который обеспечивается данными, заключается в организации цикла для обработки нескольких наборов данных.

     Интерфейс Меню. В отличие от примитивного интерфейса, позволяет пользователю выбирать операцию из специального списка, выводимого ему программой. Эти интерфейсы предполагают реализацию множества сценариев работы, последовательность действий в которых определяется пользователями. Древовидная организация меню предполагает строго ограниченную реализацию. При этом возможны два варианта организации меню:  
 

     каждое  окно меню занимает весь экран на экране одновременно присутствуют несколько разноуровневых меню (Windows).

     В условиях ограниченной навигации, независимо от варианта реализации, поиск пункта более чем двух уровневого меню оказывается  довольно сложной задачей.

     Интерфейс со свободной навигацией (графический  интерфейс). Поддерживает концепцию интерактивного взаимодействия с ПО, визуальную обратную связь с пользователем и возможность прямого манипулирования объектом (кнопки, индикаторы, строки состояния). В отличие от интерфейса Меню, интерфейс со свободной навигацией обеспечивает возможность осуществления любых допустимых в конкретном состоянии операций, доступ к которым возможен через различные интерфейсные компоненты ("горячие" клавиши и т.д.). Интерфейс со свободной навигацией реализуется с использованием событийного программирования, что предполагает применение визуальных средств разработки (посредством сообщений).

 

Методы и  средства разработки пользовательского интерфейса

 

     Интерфейс имеет важное значение для любой  программной системы и является неотъемлемой ее составляющей, ориентированной, прежде всего, на конечного пользователя. Именно через интерфейс пользователь судит о прикладной программе в целом; более того, часто решение об использовании прикладной программы пользователь принимает по тому, насколько ему удобен и понятен пользовательский интерфейс. Вместе с тем, трудоемкость проектирования и разработки интерфейса достаточно велика. По оценкам специалистов в среднем она составляет более половины времени реализации проекта. Актуальным является снижение затрат на разработку и сопровождение программных систем или разработка эффективного программного инструментария.