El Hardware de las Interfaces

Es importante conocer las distintas tecnologías de entrada, salida, de la realidad virtual, las distintas manifestaciones del computador y cómo nosotros las percibimos. También es importante entender las características del usuario, del trabajo a realizar y el contexto para seleccionar los mejores dispositivos y tecnologías, y conocer los impactos de diseño de las tecnologías emergentes.

Los fabricantes de los sistemas de computación personal están tratando de migrar a Sistemas Operativos mejores y al mismo tiempo están reconociendo la importancia de tener una plataforma que permita que las aplicaciones corran independientemente de ella. El lenguaje JAVA parece responder a esta inquietud, ya que programas JAVA pueden correr de una manera independiente de la plataforma. Sin embargo Macintosh, Sun, y MS tienen diferentes ideas sobre JAVA.

Los periféricos necesitan velocidad: velocidad de CPU y velocidad de entrada/salida. Los discos y los discos compactos son todavía muy lentos para integrar sonido, imágenes y películas de la misma manera. Mucha memoria principal puede aliviar el problema. Una configuración típica de memoria para multimedia es: 64 MegaBytes para tareas numérico mientras que 256 MegaBytes para imágenes. Para lograr todos los efectos sobre los medios así como alcanzar la mayor velocidad a la hora de la compresión y descompresión de estos en tiempo real se necesita un CPU muy rápido, una tarjeta de vídeo con un coprocesador gráfico y mucha memoria local y una tarjeta de sonido con un coprocesador de señales (DSP: digit signal processor).
 

Las manifestaciones del computador.

Las manifestaciones visuales del computador son: textos, tablas de números, gráficos, imágenes, dibujos, dibujos animados, escenas sintéticas y videos.

Las manifestaciones sonoras son: señales auditivos, efectos especiales, voz y música.

El usuario común no experimenta manifestaciones mecánicas y materiales del computador aun que estas existen en aplicaciones especializadas. (ej. robótica)
   

Como percibimos las manifestaciones de nuestros equipos de computación?

Las manifestaciones del computador son percibidas con nuestros sentidos. El computador utiliza un medio para excitar nuestros sentidos y el cerebro crea una percepción que es evaluada para constituir un mensaje. Estamos en el campo de las percepciones, sensaciones e impresiones humanas. Nuestros sentidos no han evolucionado para el uso que se le da hoy en día.

La teoría del conocimiento de la filosofía es la disciplina más antigua y más adecuada para indagar sobre nuestra capacidad de percibir y conocer. La ciencia cognitiva (Cognitive Science) es el complemento moderno de la teoría del conocimiento de la filosofía.

Los tres sentidos del computador.

El computador común no oye ni ve, solamente percibe golpes sobre un teclado o movimientos de un ratón. El computador multimedia además ve y oye utilizando una cámara y un micrófono. La interpretación de las percepciones del computador es todavía muy rudimentaria.

No se ha desarrollada una teoría del conocimiento del computador. (en analogía a une teoría del conocimiento del hombre!) Se hará algún día?
 

Mediciones e interpretaciones perceptuales.

El computador no percibe: efectúa mediciones que nosotros tenemos que interpretar mediante un programa. El mouse por ejemplo, mide los desplazamientos de la mano sobre una superficie. Estos se interpretan en el computador como el desplazamiento de un cursor sobre una pantalla y este se interpreta en función de los objetos y escenas que el cursor toca en su recorrido. La percepción del computador es tan buena como sus sensores y depende de la interpretación de las mediciones. Nuestros programas de interpretación son todavía bastante rudimentarios.
 

Interfaces e inteligencia artificial.

La inteligencia artificial ha investigado desde mucho tiempo el funcionamiento de nuestras percepciones y ha tratado de imitarlos, sin éxitos muy destacados.

Los interfaces necesitan un modelo inteligente del usuario. No solamente un modelo psicológico, sino también un modelo cognitivo. Los interfaces necesitan cada vez más entender al contenido de los documentos multimedia que utilizan y captan.

Sobre la extensión de los sentidos del hombre y las manifestaciones del computador.

El computador tiene un campo casi infinito de extensión de sus sentidos. Muchas cosas se pueden medir y muchas cosas son susceptibles de manipulación mecánica. En particular se pueden medir cosas que nuestros sentidos no pueden percibir de manera casi independiente de la distancia y del tiempo. El computador podría ver con muy baja luz y recibir ondas electromagnéticas en frecuencias que el ser humano no puede percibir.

La aplicación mas inmediata de estos desarrollos son los robots industriales y domésticos. La robótica es una de las áreas de mayor desarrollo y significado social de la computación.

Las personas con necesidades especiales deben aprender lenguajes diferentes que entran por canales de percepción y expresión no convencionales. La computación es para ellos una esperanza única. Una persona paraplégica puede hablar al computador y el computador le habla a el para llevar a cabo trabajos de computación. El ciego en lugar de leer y escribir textos puede oir y dictarlos. La lectura braile se puede automatizar mediante una matriz de agujas como periférico de salida. Una persona paraplégica que no tiene control ni sobre sus brasos y dedos ni sobre sus pies y piernas puede usar un tubo en su boca y un medidor de soplo puede captar una codificación de un subconjunto de los signos ASCII o más directamente un conjunto de comandos de un determinado programa. Una silla rodante bajo control de un joystick da autonomía física a un paraplégico. La medición de la dirección de vista de los ojos que miran menús en una pantalla conjunto con un soplo para la función de botón permite trabajos con muchos programas.
 

Las percepciones extendidas inmediatas.

La ciencia ficción debate desde hace much tiempo la posibilidad de establecer un contacto directo de los CPU’s al cerebro: ¿mito o realidad?

Hoy en día existen experimentos que tratan de excitar los centros nerviosos de una manera inmediata, mediante excitación eléctrica de los sensores nerviosos apropiados. Estamos todavía en una fase muy temprana de investigación y bastante lejos de una utilización práctica masiva. En el domino del audio hay el mas significativo avance con ciertas aplicaciones prácticas que la medicina trata de incorporar en sus métodos de tratamiento estándar. Hay muchas dificultades: a) como estimular eléctricamente un nervio de una manera repetida sin dañarlo, b) que patrones de estímulos producen que sensación, c) hay que estimular una gran cantidad de nervios en un área posiblemente muy pequeño (por ej. el ojo) o al contrario muy extenso (por ej. la piel) para producir una determinada sensación, d) se deben manejar todos los sentidos a la vez para producir ciertas sensaciones, e) se debe simular el feedback da la actividad muscular y de los centros de equilibrio.

Tecnología de los periféricos de entrada

  1. -Teclado, (signos)
  2. -Botones (señales)
  3. -Mouse (gesto de mano y señales)
  4. -Bitpad (gestos de mano)
  5. -Micrófonos (voz, ruidos y música)
  6. -Cámaras (lectura directa de imágenes y escenas)
  7. -Digitalizador de fotos y material impreso.
  8. -Digitalizador 3D mediante haces de rayos laser.
  9. -Sensores de posición y movimientos. (gestos y posturas del cuerpo)
Tecnología de los periféricos de salida

En el campo visual hay dos maneras principales para producir una sensación visual: Producir luz directamente o modificando superficies, aplicando pigmentos (impresión) o utilizando un campo electromagnético para modificar la orientación de cristales, controlando así la respuesta de estos a la iluminación. (Liquid Cristal Display: LCD)

  1. -Tecnología de las pantallas con tubos de rayos catódicos (TRC).
  2. -Tecnología de las impresoras.
  3. -Tecnología de los LCD.
En el campo auditivo se utilizan principalmente ó muy pequeñas cornetas sobre el escritorio que tienen sus amplificadores incorporadas ó los mas grandes sistemas de ambientación audio tradicionales.

Breves observaciones sobre la tecnología de las pantallas:  

La mayoría de las pantallas de la computación son capaces de producir mejores imágenes que los televisores. La resolución común del computador en el ambiente de la computación personal es hoy en día de 640 x 480 pixels (resolución del estándar VGA), muy comparable a la resolución del televisor (525 líneas con aproximadamente 740 puntos cada una, correspondiente al estándar NTSC). Resoluciones mas altas, por ej. 800 x 600 (resolución del estándar SVGA) ó 1280 x 780 son muy comunes en el ambiente de la computación profesional con estaciones de trabajo.
 

La compresión de los medios

La compresión de los medios es indispensable, ya que estos requerirían demasiado espacio y tiempo para el almacenamiento y la transmisión en su estado natural. Los algoritmos de compresión y descompresión logran reducir drásticamente el volumen ocupado por los medios, permitiendo por ejemplo de almacenar una película de una hora y media ó hasta 12 horas de audio de alta calidad en un CD-ROM.

Los estándares de mayor radio de compresión más utilizada en audio son la técnica ADPCM (Adaptive Pulse Code Modulation) y MPEG3 (Motion Picture Expert Group, en su parte audio).

Los estándares de mayor radio de compresión más utilizados para las imágenes son el JPEG (Joint Photographers Expert Group).

Los estándares de mayor radio de compresión para las películas son el MPEG2 (Motion Picture Expert Group) para el cuál ya existe soporte hardware en la mayoría de las computadoras personales mas recientes y mas recientemente el estandard DVD para películas comerciales.
 

La transmisión de los medios

La transmisión de los medios se efectúa hoy en día principalmente mediante las redes de computación. Las capacidades de transmisión requeridas son sin embargo muy altas. Se necesita poder garantizar un cierto ancho de banda permanente. La red internet sobre una red ethernet tradicional no puede garantizar este servicio. Las redes de alto ancho de banda con garantía de calidad de servicio como la colaboración de los protocolos ATM, HIPI ó Sonet han mejorado substancialmente esta situación. El esquema mixto de transmisión asimétrica ADSL (Asynchronus Digital Service Line) permite 6 MegaBits en un sentido y 64 KiloBits en el otro. Este esquema es muy prometedor ya que la mayoría de los usuarios consumen mucho mas información de la que producen.
 

El almacenamiento y archivado de los medios:

El almacenamiento y el archivado masivo de información es un problema todavía no resuelto. Aun que la tecnología de los discos duros ha aumentado substancialmente sus capacidades de almacenamiento, (un disco duro de 4 GigaBytes es común) esta no basta para almacenar cómodamente todas las películas, la biblioteca, las aplicaciones, las bases de datos, los juegos y los sonidos de los usuarios de hoy en día. Además, hace falta una capacidad de archivado ó almacenamiento a largo plazo que los discos duros no pueden suplir. Los discos compactos (CD-ROM) permiten almacenar aproximadamente 650 MegaBytes de información. Esta capacidad aumentará por un factor 10 en los próximos años, mediante la utilización de la tecnología de los laseres azul (ondas mas pequeñas!). Hoy, la tecnología DVD (basada en el esquema MPG2) permite de almacenar cómodamente una película en un CD.
 

Tecnología de la realidad virtual

  1. -Data Glove (guantes de datos)
  2. -Data Suit (trajes de datos)
  3. -Exo-esqueletos (esqueletos articulados colocados sobre el cuerpo, permiten la retroalimentación de fuerza: "force feedback")
  4. -Wand ("Mouse" que mide 6 grados de libertad: 3 traslaciones y 3 rotaciones)
  5. -Sensores de posición (colocados sobre objetos y cuerpos en movimiento)
  6. -Imágenes estereoscópicas (Producción de la impresión 3D, estimulando por separado a cada ojo.)
  7. -Sonido 3D (audífonos y cornetas múltiples producen la percepción 3D del sonido)