Det er mere udfordrende at trykke på en knap, end det ser ud – ny teori forbedrer knapdesign

At trykke på en knap virker ubesværet, og man afviser nemt, hvor udfordrende det er. Forskere ved Aalto Universitet, Finland, og KAIST, Sydkorea, har lavet detaljerede simuleringer af knaptryk med det formål at producere menneskelignende tryk.

"Denne forskning blev udløst af beundring af vores bemærkelsesværdige evne til at tilpasse knaptryk, " siger professor Antti Oulasvirta ved Aalto Universitetet. "Vi trykker på en knap på en fjernbetjening anderledes end en klavernøgle. Pressen fra en dygtig bruger er overraskende elegant, når man ser på timing, pålidelighed, og energiforbrug. Vi trykker med succes på knapper uden nogensinde at kende en knaps indre funktion. Det er i bund og grund en sort boks til vores motorsystem. På den anden side, vi kan heller ikke aktivere knapper, og nogle knapper er kendt for at være værre end andre."

Tidligere forskning har vist, at berøringsknapper er værre end trykknapper, men der har ikke været tilstrækkelig teoretisk forklaring.

"I fortiden, der har været meget lidt opmærksomhed på knapper, selvom vi bruger dem hele tiden, " siger Dr. Sunjun Kim. Den nye teori og simuleringer kan bruges til at designe bedre knapper.

"En spændende implikation af teorien er, at aktivering af knappen i det øjeblik, hvor fornemmelsen er stærkest, vil hjælpe brugerne til bedre at rytme deres tastetryk."

For at teste denne hypotese, forskerne skabte en ny metode til at ændre den måde, knapper aktiveres på. Teknikken kaldes Impact Activation. I stedet for at aktivere knappen ved første kontakt, den aktiverer den, når knaphætten eller fingeren rammer gulvet med maksimal effekt.

Teknikken var 94 procent mere præcis i hurtig tapping end den almindelige aktiveringsmetode for en trykknap (Cherry MX switch) og 37 procent end en almindelig touchscreen-knap ved hjælp af en kapacitiv berøringssensor. Teknikken kan nemt implementeres i touchskærme. Imidlertid, almindelige fysiske tastaturer tilbyder ikke den nødvendige sansningsevne, selvom der findes specielle produkter (f.eks. Wooting-tastaturet), hvorpå det kan implementeres.

Teknikken kunne hjælpe spillere og musikere i opgaver, der kræver hurtighed og rytme.

Simuleringerne kaster nyt lys over, hvad der sker under et knaptryk. Et problem hjernen skal overkomme er, at musklerne ikke aktiveres perfekt. I stedet, hvert tryk er lidt anderledes. I øvrigt, et knaptryk er meget hurtigt, sker inden for 100 millisekunder, og er for hurtig til at korrigere bevægelse. Nøglen til at forstå knaptryk er derfor at forstå, hvordan hjernen tilpasser sig baseret på de begrænsede fornemmelser, der er resterne af den korte knap-trykkende begivenhed.

Forskerne hævder, at hjernens nøglekapacitet er en sandsynlighedsmodel:Hjernen lærer en model, der gør det muligt for den at forudsige en passende motorisk kommando for en knap. Hvis en presse mislykkes, den kan vælge et meget godt alternativ og prøve det. "Uden denne evne, vi skulle lære at bruge hver knap, som om den var ny, " siger professor Byungjoo Lee fra KAIST. Efter succesfuld aktivering af knappen, hjernen kan indstille motorkommandoen for at være mere præcis, bruge mindre energi og for at undgå stress eller smerte. "Disse faktorer tilsammen, med øvelse, producere det hurtige, minimal indsats, elegant touch, folk er i stand til at præstere."

Hjernen bruger sandsynlighedsmodeller også til at udtrække information optimalt fra de fornemmelser, der opstår, når fingeren bevæger sig og dens spids rører ved knappen. Det "beriger" de flygtige fornemmelser optimalt baseret på tidligere erfaringer for at estimere den tid, knappen blev påvirket. For eksempel, taktil fornemmelse fra spidsen af ​​fingeren en bedre forudsigelse for knapaktivering end proprioception (vinkelposition) og visuel feedback.

Bedste præstation opnås, når alle fornemmelser betragtes under ét. At tilpasse sig, hjernen skal fusionere deres information ved hjælp af tidligere erfaringer. Professor Lee forklarer:"Vi tror, ​​at hjernen opfanger disse færdigheder over gentagne knaptryk, der starter allerede som barn. Det, der ser let ud for os nu, er blevet tilegnet over år."

Forskerne brugte også simuleringen til at forklare forskelle mellem fysiske og touchscreen-baserede knaptyper. Både fysiske knapper og berøringsknapper giver tydelige taktile signaler fra spidsens påvirkning af knapgulvet. Imidlertid, med den fysiske knap er dette signal mere udtalt og længere.

"Hvor de to knaptyper også er forskellige, er starthøjden på fingeren, og det gør en forskel, " forklarer prof. Lee. "Når vi trækker fingeren op fra berøringsskærmen, det vil ende i forskellig højde hver gang. Dens ned-tryk kan ikke styres så præcist i tide som med en trykknap, hvor fingeren kan hvile oven på nøglehætten."

Tre videnskabelige artikler, "Neuromekanik af et knaptryk, " "Slagaktivering forbedrer hurtig knaptryk, " og "Moving target selection:A cue integration model, " vil blive præsenteret på CHI-konferencen om menneskelige faktorer i computersystemer i Montréal, Canada, i april 2018.