Mais poder aos dedos: tecnologia touch screen atinge a maturidade

A interface homem-computador WIMP (Windows, Icons, Menus and Pointing devices) pode ter um nome desinteressante, mas domina a computação há cerca de 15 anos. Teclado, mouse e monitor têm servido extraordinariamente bem aos usuários.
Agora, porém, a hegemonia de WIMP pode estar chegando ao fim, sentenciam os desenvolvedores de tecnologias baseadas em toques e gestos humanos.

O iPhone, lançado pela Apple há um ano, é uma evidência disso. Do ponto de vista da interface humana, a capacidade combinada de display e input da tela do iPhone – que pode ser manipulada por vários dedos por meio de diversos toques e gestos intuitivos – é nada menos do que revolucionária, segundo pesquisadores.

O iPhone não é o único dispositivo comercial que eleva a interface homem-computador a um novo patamar. O computador Microsoft Surface coloca as capacidades de entrada e saída em um grande dispositivo em formato de mesa que acomoda toques e gestos e reconhece objetos físicos dispostos sobre ele. E o DiamondTouch Table da Mitsubishi Electric Research Laboratories (MERL) é um display ativado por toque e gesto que suporta colaboração em pequenos grupos e é capaz até mesmo de saber quem está tocando nele.

Estes dispositivos apontam para uma era de interação mais natural e intuitiva entre homem e máquina. Robert Jacob, professor de ciência da computação na Tufts University, diz que o toque é apenas um elemento de um campo de pesquisa em expansão sobre “interfaces pós-WIMP”, uma ampla coalizão de tecnologias que ele chama de “interação baseada em realidade”.

Essas tecnologias incluem realidade virtual, computação consciente do contexto, computação perceptiva e afetiva e interação tangível, em que objetos físicos são reconhecidos diretamente por um computador. Segundo Jacob, o predomínio da realidade baseada em interação é impulsionado por quatro “temas do mundo real”: física intuitiva, consciência corporal, consciência ambiental e consciência social.

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“Estas interfaces têm em comum o fato de serem mais parecidas com o mundo real”, observa Jacob. O iPhone, por exemplo, “é baseado em gestos que você sabe fazer prontamente”, como tocar em uma imagem ou um aplicativo com dois dedos e, em seguida, afastá-los para ampliar ou juntá-los para reduzir. (Estas ações também estão presentes no iPod Touch e no track pad do novo MacBook Air.)

“Pense nas células cerebrais que você não precisa usar para se lembrar da sintaxe da interface do usuário. Você pode dedicar essas células cerebrais ao trabalho que está tentando fazer”, acrescenta Jacob. Em especial, diz ele, a capacidade do iPhone de lidar com múltiplos toques de uma só vez representa um enorme avanço em relação à tecnologia de um único toque que domina as aplicações de toque tradicionais como os caixas automáticos. 

O longo ciclo da inovação

Embora a maioria das pessoas não tenha ouvido falar de multitouch até a estréia do iPhone no ano passado, Bill Buxton e seus colegas da Universidade de Toronto fazem experiências com tecnologia de computador multitouch desde 1984.

Segundo Buxton, atualmente pesquisador da Microsoft, a tecnologia de toque pode estar seguindo um caminho semelhante ao do mouse, que foi co-inventado por Douglas Engelbart em 1965, mas não atingiu massa crítica até o lançamento do Windows 95 cerca de 30 anos depois. Buxton chama estes desenvolvimentos que abarcam décadas de “o longo ciclo da inovação” e revela que eles são surpreendentemente comuns.
A tecnologia de toque talvez esteja agora onde o mouse estava por volta de 1983, argumenta Buxton. “As pessoas entendem que aqui há algo interessante e diferente.

Mas acho que ainda não sabemos aonde esta diferença poderá levar. Até um ou dois anos atrás, havia uma real separação entre dispositivos de entrada e dispositivos de saída. Um monitor era um monitor e um mouse era um mouse”, lembra. Mas, agora, a idéia de que uma tela pode ser bidirecional está em vias de se popularizar. “Portanto, não só meu olho pode ver os pixels, mas os pixels podem ver meu dedo”, acrescenta.

Toque em qualquer lugar
Apesar de ainda não terem obtido muita tração no mercado, tecnologias de toque avançadas da IBM podem indicar o caminho do futuro. Em seu Everywhere Displays Project, a IBM instala projetores em um ou mais locais de um quarto normal e projeta imagens de “telas de toque” sobre superfícies comuns, tais como mesas, paredes ou o chão.

Câmeras de vídeo capturam imagens de usuários tocando em várias partes da superfície e enviam esta informação para ser interpretada por um computador. As telas de toque não contêm qualquer componente eletrônico – na verdade, nenhum componente de computador – e por isso podem ser facilmente movidas e reconfiguradas.

Uma variante deste conceito foi implementada por uma loja de vinhos na Alemanha, conta Claudio Pinhanez, da IBM Research. A METRO Future Store, em Rheinberg, tem um quiosque que permite aos clientes obter informações sobre os vinhos que a loja possui em estoque. Mas o estoque da loja era tão grande que os clientes muitas vezes tinham dificuldade para encontrar na prateleira o vinho específico que queriam. Com freqüência, acabavam comprando um vinho barato em uma prateleira de promoções, recorda Pinhanez.

Agora o quiosque contém um botão “show me” que, quando pressionado, faz brilhar uma luz no chão, diante do item escolhido. A área iluminada ainda não é um dispositivo de entrada como está descrito acima, mas poderia ser facilmente, diz Pinhanez.

A IBM também está trabalhando em um protótipo de sistema para supermercados que poderá, por exemplo, iluminar um círculo no chão que pergunta: “Você quer dar os primeiros passos em direção a pôr mais fibra na sua dieta?”. Se o cliente toca em “sim” com o pé, o sistema projeta as pegadas nos produtos apropriados – por exemplo, cereais com alta concentração de fibras.

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“Depois você poderia tornar a própria caixa de cereais interativa”, explica Pinhanez. “Você tocaria na caixa e o sistema projetaria informações sobre ela em um painel acima da prateleira”, explica.

Indagado se as caixas de cereais interativas seriam uma solução em busca de um problema, Pinhanez responde: “A questão principal é que com a tecnologia de projeção e câmera você pode transformar qualquer objeto cotidiano em uma tela de toque”.  De acordo com Pinhanez, as alternativas discutidas com mais freqüência – um sistema para loja que fala com os clientes por meio dos seus handhelds, por exemplo – são difíceis de implementar devido à falta de padrões para os dispositivos.

Transformando em realidade

Jacob, da Tufts University, desenvolveu um framework que une tecnologias díspares como telas multitouch e sistemas capazes de ler emoções nos rostos dos usuários. Esta “interação baseada em realidade” é centrada em quatro conceitos:
•    Física intuitiva
É o bom senso que diz às pessoas que uma maçã que se solta de uma árvore cai no chão, mesmo que elas tenham se esquecido das leis de Newton. O Apple iPhone dá um empurrãozinho na intuição do usuário ao simular a gravidade (como quando a tela muda do modo retrato para paisagem à medida que você gira o dispositivo) e a inércia (por exemplo, quando você percorre uma lista de contatos, um rápido piparote mantém a rolagem dos contatos depois que seu dedo é removido, como se a lista tivesse massa).
•    Consciência corporal e habilidades
É a habilidade – aprendida muito cedo na vida – de coordenar as mãos, os olhos e os sentidos independentemente do ambiente. “As interfaces emergentes suportam um conjunto cada vez mais rico de técnicas de entrada baseadas nestas habilidades, incluindo interação com as duas mãos e o corpo inteiro”, diz Jacob.
•    Consciência ambiental e habilidades
O ser humano, naturalmente, executa ações dentro do contexto dos objetos no ambiente. Estilos emergentes de interação homem-computador – como a realidade virtual – fazem o mesmo. Sistemas “conscientes do contexto” ou sistemas de sensoriamento, por exemplo, poderiam calcular a localização de um usuário e, com base nisso, executar ações.
•    Consciência social e habilidades
 As pessoas estão conscientes da presença de outras e interagem com elas de muitas maneiras. Do mesmo modo, tecnologias emergentes como o Mitsubishi DiamondTouch Table facilitam a colaboração via tela de toque que permite aos usuários manterem contato visual enquanto interagem com a tela.

 “Todos estes novos estilos de interação, mais do que nunca, extraem sua força do conhecimento preexistente dos usuários sobre o mundo cotidiano não-digital”, afirma Jacob.

Pequenos dispositivos e o problema do “dedo gordo”
Alguns pesquisadores dizem que uma extensão lógica da tecnologia de toque é o reconhecimento de gestos – um sistema reconhece os movimentos da mão ou do dedo em uma tela ou próximo a ela sem requerer um toque real.

“Nossa tecnologia já percorreu metade do caminho”, comemora Pinhanez, da IBM, “porque reconhecemos o gesto de tocar em vez da oclusão de uma determinada área. Você pode passar por cima de botões sem acioná-los”.

O problema da oclusão, em que um dedo ou a mão impede o usuário de ver o que está fazendo e o induz a cometer erros, está sendo enfrentado de algumas maneiras novas. A  Microsoft e a MERL estão trabalhando juntas em um protótipo de pesquisa batizado de LucidTouch, um dispositivo móvel dupla face “pseudo-translúcido” que permite aos usuários acionar comandos com seus dedos na frente ou atrás do dispositivo.

“O problema que estamos abordando é o que algumas pessoas definem como ‘problema do dedo gordo’”, diz Patrick Baudisch, da Microsoft Research. Quando um usuário toca a parte de trás do dispositivo, vê uma imagem dos seus dedos atrás em vez de na frente das coisas a serem tocadas na tela.

O LucidTouch aceita entrada de 10 dedos simultaneamente e é particularmente útil em duas situações: quando a interação multitouch é desejada e quando a tela de toque é muito pequena, talvez do tamanho de um mostrador de relógio. Baudisch se recusou a revelar quando ou se o LucidTouch se transformará em um produto, limitando-se a dizer que os pesquisadores continuariam a aperfeiçoá-lo ao mesmo tempo em que iam em busca de aplicações como gaming móvel, arte e planilhas.

Perguntado sobre uma expansão do LucidTouch do reconhecimento de toque ao reconhecimento de gesto, Baudisch respondeu que os protótipos da Microsoft já podem reagir aos gestos dos dedos, reconhecendo posições e movimentos dos dedos e entendendo o significado de diferentes números de dedos.

O movimento de um dedo, por exemplo, é visto como equivalente a um movimento do mouse, um toque do dedo é interpretado como um clique e o toque e o movimento de dois dedos representam um comando de rolagem.

A tecnologia de toque em suas muitas variantes é uma idéia que amadureceu e está na hora de ser colhida, declara Baudisch. “Ela existe há muito tempo, mas, tradicionalmente, está em nichos de mercado. A tecnologia era mais cara e havia problemas ergonômicos”, conta.  “Agora tudo está se resolvendo”, declara.

O crescimento de dispositivos móveis é um grande catalisador, diz ele, com os dispositivos ficando menores e suas telas, maiores. Quando uma tela cobre todo o dispositivo, não há espaço para botões convencionais. E isso vai impulsionar outros tipos de interação, como voz., conclui Baudisch.

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Toque em grande escala
Mas nem todos os avanços na tecnologia de toque estão em minúsculas telas móveis. O computador Surface da Microsoft possui uma tela de toque bidirecional de 30 polegadas, grande o bastante para que várias pessoas se sentem em volta e a utilizem simultaneamente. A tela foi projetada para a posição horizontal e apresenta uma interface do usuário de 360 graus.

Câmeras embutidas no Surface percebem o input do usuário sob a forma de toque e gestos (movimentos do dedo ao longo da tela) e capturam as informações necessárias para identificar objetos dispostos sobre ele. Esta informação é passada a um PC Windows Vista comum para processamento e os resultados são retornados ao Surface por um projetor Digital Light Processing. É um sistema baseado em visão, não um sistema capacitivo ou resistivo como o são muitos dispositivos de toque convencionais.

A arte de tocar
Ico Bukvic, professor de tecnologia musical na Virginia Tech, levou o toque a um nível extraordinário: ele utiliza a “superfície de controle” multitouch Lemur da empresa francesa JazzMutant para compor e executar obras musicais em movimento, permitindo que um usuário movimente as mãos e os dedos para “reger” a música que vem do computador.

Bukvic trabalha com “arte multimídia interativa”, a qual pode combinar animação, vídeo, música eletrônica gravada e em tempo real e outros elementos de modo a permitir que o artista, o público e o computador se unam em um “círculo simbiótico”, explica. O usuário pode fazer uma apresentação artística controlando dezenas de parâmetros – brilho do vídeo, posição da câmera virtual, altura e amplitude do som, combinação de instrumentos e assim por diante – com todos os 10 dedos, da mesma forma que um pianista executa uma obra complexa e, ao mesmo tempo, improvisa em cima dela.

Os parâmetros podem ser salvos para posterior recriação da performance em uma biblioteca de possíveis resultados. “É como um Play-Doh virtual, em que cada flexão do dedo afeta o resultado auditivo, visual etc. A composição e o desempenho se tornam uma coisa só”, diz Bukvic.

A Microsoft está trabalhando com vários parceiros comerciais, incluindo a Starwood Hotels & Resorts Worldwide, para lançar o Surface no primeiro semestre deste ano. Inicialmente, ele será voltado para aplicações de lazer, entretenimento e varejo, informa Mark Bolger, diretor de marketing para Computação de Superfície. Um hóspede de um hotel, usando um “concierge virtual” em um computador Surface instalado no lobby, poderia manipular mapas, fotos, cardápios de restaurantes e informação sobre teatro, por exemplo.

De acordo com Bolger, o Surface tem quatro características que provavelmente farão parte de muitos dispositivos sensíveis ao toque futuros: interação direta (sem teclado ou mouse), interface multitouch, entrada multiusuária e reconhecimento de objetos (um garçom poderia colocar uma garrafa de vinho sobre o Surface e este exibiria fotos da adega).

O que se entende por “multiusuário” é alvo de alguma discordância. Adam Bogue, vice-presidente de desenvolvimento de negócios da MERL, diz que o DiamondTouch Table da empresa é o único dispositivo de toque multiusuário disponível porque é o único capaz de identificar os diferentes usuários que estão tocando nele simultaneamente. “Nossa abordagem é suportar a colaboração em pequenos grupos”, acrescenta Bogue.

Com o DiamondTouch, os usuários literalmente se tornam parte do sistema. Diversas antenas embutidas sob a superfície transmitem pequenos sinais de radiofreqüência para as pontas dos dedos dos usuários. “Quando você toca na mesa, você se acopla capacitivamente aos sinais, completando um circuito que passa por meio de você e vai para sua cadeira. Cada cadeira é conectada por fio a um canal receptor separado”, explica Bogue.

 A MERL criou seu primeiro dispositivo DiamondTouch em 2001 e, desde então, vendeu mais de 100 unidades para laboratórios de universidades e algumas empresas que desejam incorporar o dispositivo aos seus próprios sistemas. A organização agora está desenvolvendo aplicativos, inicialmente em GIS e CAD, e vende um kit de software e hardware que as empresas podem utilizar para desenvolver seus próprios aplicativos.

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A MERL anunciará o desmembramento dos negócios DiamondTouch em uma empresa independente, batizada de Circle Twelve. Pesquisadores e inventores vislumbraram monitores sensíveis ao toque ainda maiores, incluindo paredes interativas de ponta a ponta.

Uma rápida pesquisa sobre “parede multitouch” no YouTube revela que muitos destes dispositivos fascinantes alcançaram a fase de protótipos e estão extasiando multidões em conferências de tecnologia e outros espaços públicos. Você pode até comprar um destes dispositivos – o Interactive Media Wall, desenvolvido pelo pioneiro em multitouch Jeff Han e sua empresa Perceptive Pixel – por 100 mil dólares na Neiman Marcus. Os especialistas prevêem que este é só o começo.

Além do toque
Pradeep Khosla, professor de engenharia elétrica, engenharia de computadores e robótica  na Universidade Carnegie Mellon, acredita que a tecnologia de toque vai proliferar, mas não sozinha. “Quando conversamos frente a frente, gesticulo com os olhos, o rosto, as mãos e, de alguma forma, você interpreta todos os meus gestos para compreender o que estou dizendo. Acho que caminhamos nesta direção”, diz. Khosla. “Há espaço para todas estas coisas, e os gestos multimodais serão o futuro”, afirma.

Buxton, da Microsoft, também prevê uma fusão de diferentes tecnologias de interação. “Existe a noção de que menos é mais – tentar ter cada vez menos coisas para reduzir a complexidade”, aponta. “Mas também há essa outra visão de que mais é, na realidade, menos – com mais coisa certa no lugar certo, a complexidade desaparece”, avalia.

No escritório do futuro, os computadores deskop talvez sejam praticamente como são hoje, prevê Buxton. “Mas, com um mouse ou um gesto, você pode simplesmente jogar coisas sobre uma parede ou um quadro branco e depois trabalhar nelas ali mesmo, de pé, com o toque e o gesto das suas mãos. Em seguida, você puxa estas coisas até o seu celular e tem esta superfície na sua mão. Celular, parede, desktop – tudo é adequado para diferentes finalidades.”

Será o fim da interface WIMP? Jacob, da Tufts University, aconselha os usuários a não descartarem teclado e mouse por enquanto. “Eles são extremamente bons”, argumenta. “WIMP desbancou quase que totalmente a interface de linha de comando. A interface WIMP foi uma invenção tão boa que as pessoas pararam por aí, embora eu não consiga acreditar que este seja o fim do caminho para sempre”, diz.

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Buxton concorda, lembrando que WIMP é a interface padrão há mais de 20 anos e todos os aplicativos foram desenvolvidos em torno dela. “O desafio é, sem agir precipitadamente, colher os benefícios destas novas abordagens e ao mesmo tempo preservar a melhor parte daquilo que existe”, conclui.