История графических интерфейсов. Часть 1: Начало пути.

Работая за компьютером, мы, в большинстве своем не подозревая того, используем так называемый графический интерфейс пользователя. Графический интерфейс, или, как его часто называют, GUI – разновидность интерфейса, элементы которого, такие как кнопки, меню, иконки и многие другие, представлены в виде изображений. Мы работаем с компьютером с помощью мыши или сенсорного экрана, запускаем программы, нажимая на иконки, управляем окнами и совершаем другие действия, при этом считая это естественным способом управления ПК. Однако, как именно появился графический интерфейс и каким образом он стал главным способом взаимодействия человека и машины?

Первые разработки: системы Memex, Sketchpad и NLS

Как и множество других разработок в области компьютерной индустрии, многие идеи графического интерфейса были сформулированы задолго до того, как стало возможным построить машину, обладающую достаточной для них мощности и функциональности. Одним из первых людей, выразивших подобные идеи, был Ванневар Буш (Vannevar Bush). В июльском номере журнала Atlantic Monthly от 1945 года в статье «Как мы можем мыслить» он описал придуманную им в начале 30-х машину под названием Memex (от английского “memory extender”, «расширитель памяти»). Данная машина позволяла пользователю получать доступ к различной информации посредством ассоциативных связей между отдельными ее элементами. Несмотря на то, что, согласно техническим веяниям того времени, предполагалось хранение всей информации на микрофильмах и отображение их с помощью проекционных ламп на полупрозрачные стекла, в целом принцип работы Memex напоминает принципы гипертекста, используемые в наше время. Машина Буша поддерживала – разумеется, умозрительно – ввод рукописной информации, поиска определенного документа по его коду и даже своеобразную систему «закладок» для часто используемых документов.

Статья «Как мы можем думать» вдохновила Айвена Сазерленда (Ivan Edward Sutherland), американского ученого в области информатики, на создание компьютерной программы, которая управлялась бы более или менее очевидным для пользователя способом и требовала бы от пользователя куда меньших знаний об устройстве и принципах работы компьютера, чем это требовалось в то время. Результатом его исследовательской работы стала система Sketchpad, созданная в 1963 году. Sketchpad представляла собой программу для компьютера Lincoln TX-2, предназначенную для создания компьютерной графики. Она позволяла создавать двухмерные и трехмерные фигуры, при этом управление программой производилось с помощью светового пера. Пользователь мог создавать различные объекты на экране, связывать их между собой, манипулировать ими и совершать с ними другие операции. Таким образом, Sketchpad является первой графической компьютерной программой.

Программа Sketchpad, в свою очередь, будучи всего лишь частным случаем использования графических возможностей компьютеров, вдохновила Дугласа Энгельбарта, инженера, в то время работавшего в Стэндфордском исследовательском институте, на создание полноценной графической системы. Мысль о создании таковой возникла у Энгельбарта еще в 1951 году, когда он, женясь, осознал, что не имеет никаких целей в жизни, и что ему, бывшему наладчику радаров, следует заняться исследованиями в области компьютерных технологий. За двенадцать лет он стал доктором наук, получил порядка десяти патентов и под впечатлением от «Как мы можем думать» Буша написал свою работу под названием «Дополнение человеческого интеллекта», в которой описал концепцию интерактивного и прямого взаимодействия человека и машины. Для 1962 года идея того, что человек может прямо, в режиме реального времени управлять компьютером и получать ответ от него, была революционной. Дело в том, что из-за крайне низких возможностей компьютеров было общепринятой практикой сначала набирать программы на перфокартах или перфоленте без участия компьютера (с помощью специальных механических устройств), а лишь потом загружать ее в компьютер, который, в свою очередь печатал информацию на бумаге.

Идеи Дугласа Энгельбарта опережали свое время, и поэтому многие не признавали ни их, ни самого Энгельбарта. Однако он, сменив место работы и перейдя в Стэндфордский научно-исследовательский центр, добился того, что ему в распоряжение была представлена отдельная лаборатория и помощники, с которыми он мог начать свой собственный проект. Надо сказать, среди его помощников находятся масса таких же увлеченных людей, как и он, что только шло на пользу делу. Фактически, именно эти люди впоследствии и участвовали в разработках, проводимых Энгельбартом, и составили ядро его команды. Вскоре лаборатория Энгельбарта присоединилась к проекту по созданию сети ARPANET, предтечи Интернета, что весьма неплохо сказалось на финансировании исследований.

Наконец, в декабре 1968 года было представлено то, над чем все это время усердно работала группа ученых под руководством Энгельбарта – компьютерная система NLS (сокращение от oN-Line System), которая являлась иллюстрацией идей, описанных в «Дополнении человеческого интеллекта». NLS стала первопроходцем во многом: она была первой системой, имеющей оконный интерфейс, поддерживающей гипертекст и групповую работу, но самое главное – она была первой, использующей новый на тот момент способ управления, а именно компьютерную мышь.

С помощью мыши можно было управлять «жучком» (так Энгельбарт называл курсор), а, значит, и всей системой. Помимо мыши, NLS использовала две клавиатуры – стандартную QWERTY и специальную пятиклавишную “chord keyboard”, используемую левой рукой.

Надо сказать, что презентация NLS настолько сильно поразила умы присутствовавших на ней, что спустя много лет ее назвали «матерью всех демонстраций». Однако, как бы прискорбно это не было, система NLS, несмотря на свою революционность, с треском провалилась. Она была крайне требовательна к вычислительным ресурсам и при этом требовала от пользователя проходить весьма нелегкое обучение принципам работы с системой – так, он был обязан помнить все мнемонические коды доступа к функциям, полагаться на жесткую иерархическую структуру, использовать двоичный код и т.п. Таким образом, мышь и графические элементы интерфейса не давали какого-либо преимущества в юзабилити, при этом требуя больших и в большинстве своем неоправданных затрат. NLS так и осталась всего лишь научной концепцией; превратить же эту концепцию в конечный потребительский продукт были призваны уже другие люди.

Xerox Alto и Xerox Star

Впрочем, идея графического интерфейса, зачатки которой были реализованы в NLS, находит свое воплощение в разработках Xerox PARC, научно-исследовательского центра в Пало-Альто. В лабораториях PARC работают исследователи в области физики, электроники и, разумеется, IT. Необходимо особо отметить тот факт, что ученым предоставляется абсолютная творческая свобода, и именно благодаря ей им удалось разработать одну из ключевых концепций графического интерфейса – (WIMP – Windows, Icons, Menus, Pointer). Эти четыре элемента – окна, иконки, меню и указатель – присутствуют абсолютно в каждом графическом интерфейсе и поныне и являются его основами. Концепция WIMP впервые была реализована в компьютере Xerox Alto, вышедшим в 1973 году. Alto был тестовой машиной, которая не была предназначена для рынка и для конечного пользователя, тем не менее, ряд подобных компьютеров был направлен в различные организации за пределами Xerox.

Xerox Alto был первым поистине персональным компьютером, предназначенным для использования не лабораторией или вычислительным отделом какой-нибудь компании, как это было принято в то время, а одним человеком. Мало того, Alto был первым компьютером, позиционировавшимся не как машина для перемалывания чисел, а как средство для организации безбумажного офиса. На это указывало все – и относительно небольшие размеры компьютера, и довольно непривычно выглядящий монитор, который имел портретную ориентацию и отображал черные графику и символы на белом фоне, и богатый набор программ для работы с документами и графикой. Практически все данные программы работали по принципу WYSIWYG (“what you see is what you get”, в переводе – «что видишь, то и получаешь») и управлялись мышью – как и в современных программах, пользователю необходимо было нажимать на изображенные на экране кнопки и выбирать необходимые команды из меню. Создатели Alto полагали, что компьютер – многофункциональное, а не только вычислительное, устройство, которое должно занять свое место если не в каждом доме, то, по крайней мере, в каждой организации. Разумеется, подобное утверждение было, мягко говоря, смело для 1970-х годов, однако, как мы сейчас видим, оно оказалось верным. Исходя из того, что компьютер должен стать массовым устройством, создатели Xerox Alto старались сделать его как можно более простым и удобным в использовании, используя все доступные на тот момент программные и аппаратные решения и изобретая свои, новые.

Alto, как уже было сказано ранее, являлся тестовым компьютером, эдакой «подопытной мышью», на которой оттачивалась идея графического интерфейса. Разумеется, от Alto нельзя было ожидать всех прелестей визуального управления компьютером – несмотря на то, что почти все программы были графическими и управлялись с помощью мыши, запускать их приходилось, вводя их названия с клавиатуры, да и интерфейс этих программ был далеко не интуитивно понятным. Впрочем, команда, работавшая над Alto, не останавливалась, и в итоге в 1981 году концепция графического интерфейса была полностью реализована в на этот раз уже коммерческом компьютере Xerox 8010 Information System, больше известном как Xerox Star.

В отличие от Xerox Alto, в котором графические программы запускались «поверх» текстового интерфейса командной строки, операционная система и GUI Xerox Star были слиты в монолит; таким образом, именно Star является первым в истории полностью графическим компьютером. Более того, графическому интерфейсу Star могли позавидовать и системы, выпущенные спустя десять-пятнадцать лет. Он был не просто удобен, но и понятен даже людям с минимальным опытом работы за компьютером, а также выверенным до мелочей и специально заточен под нужды основных потребителей – работников офисов и типографий. Пользователь Xerox Star мог открыть документ, щелкнув по его иконке в виде листа бумаги и отредактировать его, мышкой переместить его в папку или перетащить на иконку принтера, чтобы отправить на печать – все работало точно так же, как работает и в современных операционных системах. Таким образом, в любом компьютере из тех, которыми мы пользуемся сейчас, есть наследие Star.

Тем не менее, несмотря на свою революционность и колоссальное влияние на компьютерный мир, Star так и не стал популярным. Причина в цене: многим компаниям, особенно в малом и среднем бизнесе, было выгоднее отдать до $3,000 за менее совершенный и функциональный IBM PC, чем 50-100 тысяч долларов за систему «офиса будущего» из двух компьютеров Star, файлового сервера и принтера, которую предлагала Xerox. Компания Xerox не продавала Star по отдельности, но даже если и продавала бы, цена одного компьютера вряд ли бы опустилась ниже $16,000.

Однако не только провальная ценовая политика послужила причиной того, что Xerox не удалось занять лидерство на рынке настольных издательских систем. Дело в том, что крупные игроки издательского рынка, такие как Longman, поняв, что всеобщее внедрение систем от Xerox попросту уничтожит их бизнес, предложили стандартизованный язык разметки документов SGML, являющийся в какой-то мере идейным предком современных стандартов HTML и XML. Благодаря использованию системы тегов, с помощью SGML оказалось довольно легко создавать документы со сложным форматированием, причем для этого не обязательно иметь компьютер с графическим интерфейсом – вполне хватит возможностей недорого IBM PC с его цифробуквенной видеосистемой.

Таким образом, со своими разработками в области графического интерфейса Xerox удалось занять место в истории, но не на рынке. Впрочем, это удалось другой компании, ныне занимающей одно из ведущих положений на рынке компьютеров и электроники – Apple. Именно с рассказа о разработках «яблочной» компании мы и продолжим разговор в следующей статье.