Что такое интерфейс и какие бывают пользовательские интерфейсы

Что такое интерфейс? Интерфейс – это граница и способ взаимодействия двух систем. Он определяет, как они передают команды и получают ответы.

Пользовательский интерфейс связывает человека с программой или устройством: через кнопки, команды, голос, касания. Различия между этими способами помогают понять, как устроено управление компьютером, смартфоном или банкоматом.

Что такое интерфейс простыми словами

Интерфейс задает правила обмена между участниками взаимодействия. Один участник отправляет сигнал, другой распознает его и отвечает. Для такого обмена нужны совместимые способы подключения, команды или форматы данных.

Панель лифта помогает представить этот принцип в повседневной жизни. Вы нажимаете кнопку этажа, система принимает команду. Подсветка кнопки сообщает, что лифт зарегистрировал ваш выбор.

В информатике интерфейсы удобно разделять по тому, кого они связывают:

• Аппаратный интерфейс соединяет устройства. USB связывает компьютер с периферией, HDMI передает изображение и звук. Интерфейс включает не только форму разъема, но и правила передачи сигналов.
• Программный интерфейс связывает программы или их части. API описывает доступные операции, входные данные и ответы. Например, приложение запрашивает сведения о погоде у другого сервиса.
• Пользовательский интерфейс связывает человека с системой. Экран банкомата показывает варианты операций и принимает выбор клиента.

Разъем, набор программных команд и экран приложения относятся к разным уровням взаимодействия. Каждый из них определяет доступные действия и правила обмена информацией.

Что такое пользовательский интерфейс

Пользовательский интерфейс, или UI (user interface), – это средства, через которые человек управляет системой и получает от нее информацию. К UI относятся экранные элементы, текстовые команды, голосовые ответы и физические органы управления.

Интерфейс пользователя охватывает обе стороны обмена: ввод и вывод. Например, вы вводите запрос в поисковую строку. Программа показывает результаты, сообщение об ошибке или индикатор загрузки.

UI описывает средства взаимодействия, а UX – весь пользовательский опыт. UX включает понятность процесса, затраченные усилия и достижение цели. Красивые кнопки не обеспечат удобную покупку, если форма теряет введенный адрес.

Одно приложение может объединять несколько видов UI. Навигатор показывает карту, принимает касания и озвучивает маршрут. Классификация описывает способы общения с системой, поэтому ее категории пересекаются.

Основные элементы интерфейса

В графических программах повторяются знакомые элементы управления. Благодаря этому пользователь переносит освоенные приемы между приложениями.

• Окна выделяют рабочие области: документ, настройки или диалог подтверждения.
• Меню объединяют команды и помогают найти нужное действие.
• Кнопки запускают операции: отправку сообщения, сохранение или отмену.
• Поля ввода принимают текст, числа и другие значения.
• Иконки обозначают объекты, действия или состояния небольшими изображениями.
• Курсор показывает позицию ввода текста; указатель мыши отмечает точку взаимодействия.
• Сообщения обратной связи объясняют результат действия, состояние процесса или ошибку.

Аббревиатура WIMP объединяет 4 понятия: windows, icons, menus, pointer. По-русски это окна, значки, меню и указатель. Такая модель характерна для настольных графических оболочек.

Не каждому интерфейсу нужны все перечисленные элементы. Голосовой помощник способен сообщить результат без окна. Сенсорное приложение принимает касания без постоянно видимого указателя мыши.

Виды пользовательского интерфейса – сравнительная таблица

Различать интерфейсы проще по способу ввода и форме ответа. Таблица объединяет 7 типов, от командной строки до нейроинтерфейсов.

Сокращение TUI имеет 2 значения: text user interface и tangible user interface. Первое обозначает текстовый интерфейс, второе – осязаемый. При чтении описаний ориентируйтесь на расшифровку и контекст.

Если учебное задание просит дать определение интерфейса и перечислить его виды, различайте 2 уровня классификации.

Сначала дайте общее определение и назовите аппаратный, программный и пользовательский интерфейсы. Если вопрос касается управления человеком, перечислите виды UI из таблицы. Например, CLI принимает текстовые команды, GUI предлагает графические элементы, VUI распознает речь.

Командный интерфейс (CLI)

CLI (command line interface) принимает команды в текстовой форме. Человек вводит имя команды и параметры, программа выполняет операцию. Затем она возвращает результат или сообщение об ошибке.

Например, команда pwd в командных оболочках Linux и macOS выводит путь к текущему каталогу. Пользователь получает текстовый ответ без открытия окна файлового менеджера.

Терминал и командная оболочка выполняют разные задачи. Терминал обеспечивает ввод и отображение текста. Оболочка разбирает команды и запускает программы.

В Windows командное управление доступно через командную строку и PowerShell. Разработчики используют CLI для работы с Git, сборки проектов и запуска тестов. Администраторы управляют через команды серверами, включая удаленные машины.

CLI особенно полезен для повторяющихся операций. Последовательность команд можно сохранить в сценарий и запускать снова. Пользователю при этом приходится изучать синтаксис и внимательно читать сообщения системы.

Текстовый интерфейс (TUI)

Текстовый интерфейс строит рабочий экран из символов. Он показывает панели, рамки, меню и выделенные строки. Такой способ рисования называют псевдографикой.

В TUI пользователь выбирает готовые пункты и перемещается между областями. Основное управление идет с клавиатуры, хотя отдельные программы поддерживают мышь.

В отличие от обычной командной строки, интерфейс постоянно показывает доступные объекты.

Исторические примеры TUI – Norton Commander и среда Turbo Pascal. Текстовые панели также используют Midnight Commander и Far Manager. Программа htop отображает процессы, а текстовые установщики Linux предлагают меню настройки.

TUI подходит для работы в терминале без графического рабочего стола. Однако сочетания клавиш и условные обозначения могут потребовать изучения.

Графический интерфейс (GUI)

GUI (graphical user interface) представляет объекты и действия графическими средствами. Пользователь работает с окнами, кнопками, значками, списками и изображениями. Ввод поддерживают мышь, клавиатура или сенсорный экран.

История GUI связана с исследовательским компьютером Xerox Alto. Позднее графическое управление развивали Apple Lisa, Macintosh и Windows. Эти системы помогли закрепить привычные приемы работы с окнами и значками.

Графическая оболочка операционной системы помогает запускать приложения и управлять файлами. Сами приложения предлагают собственные интерфейсы для конкретных задач. Например, редактор изображений добавляет инструменты выделения и панель слоев.

Метафора рабочего стола связывает цифровые объекты с привычными предметами. Папка обозначает контейнер для файлов, корзина – место удаленных объектов. Значок дискеты обозначает сохранение, даже когда пользователь никогда не держал дискету.

Знакомая картинка помогает распознать действие, но не заменяет понятную подпись. Неоднозначная иконка без пояснения заставляет угадывать ее назначение. GUI также должен поддерживать управление с клавиатуры и доступное представление элементов.

Принципы удобного интерфейса

Бен Шнайдерман сформулировал 8 золотых правил проектирования интерфейсов. Их смысл применим к разным способам взаимодействия с системой. Здесь правила пересказаны с понятными примерами.

1. Сохраняйте согласованность. Одинаковые действия выполняются и называются одинаково: кнопка «Сохранить» не должна без причины превращаться в «Применить» для той же операции.
2. Учитывайте различия пользователей. Новичку помогают подсказки, опытному пользователю – сочетания клавиш; людям с ограничениями зрения нужны доступные подписи и масштабирование.
3. Давайте информативную обратную связь. После отправки формы система сообщает об успехе, а во время загрузки показывает состояние процесса.
4. Обозначайте завершение последовательности действий. После оформления заказа пользователь видит подтверждение с номером заказа и результатом оплаты.
5. Предотвращайте ошибки. Форма заранее объясняет формат даты и не принимает невозможное значение.
6. Позволяйте отменять действия. После случайного удаления письма пользователь может восстановить его.
7. Сохраняйте контроль за пользователем. Программа позволяет остановить операцию и не запускает неожиданные действия без понятной причины.
8. Снижайте нагрузку на кратковременную память. Форма показывает ранее выбранные параметры, чтобы человек не запоминал их между экранами.

Разработка пользовательского интерфейса начинается с задач и особенностей аудитории. Дизайнер продумывает сценарии и создает прототип, разработчик реализует поведение. Проверка с пользователями показывает, где люди теряют ориентиры или ошибаются.

Голосовой интерфейс (VUI)

VUI (voice user interface) принимает речевые команды и организует голосовое взаимодействие. Человек задает вопрос, диктует сообщение или просит включить музыку. Система распознает речь и возвращает ответ голосом либо на экране.

Примеры голосового управления – Алиса, Салют, Siri, голосовые помощники Google. Голосовые режимы ИИ-ассистентов также позволяют вести разговор с программой.

VUI помогает, когда руки заняты или экран недоступен. Однако шум мешает распознаванию, а произнесенные сведения могут услышать окружающие. Для конфиденциальных данных текстовый ввод часто удобнее.

Длинное голосовое меню перегружает память человека. Пользователь вынужден удерживать варианты ответа и ждать нужного пункта. Короткие реплики, возможность повторить сообщение и отменить действие упрощают разговор.

Естественный интерфейс: касания и жесты (NUI)

NUI (natural user interface) использует действия, близкие к привычным движениям человека. Пользователь касается объекта, перемещает его пальцем или выполняет жест. Например, разведение 2 пальцев увеличивает изображение на сенсорном экране.

В VR/AR-гарнитурах система может отслеживать руки и направление взгляда. Взгляд выделяет объект, а жест подтверждает выбор. Конкретный набор действий зависит от устройства и приложения.

Название «естественный» не означает, что любой жест понятен без обучения. Скрытые жесты трудно обнаружить, а одинаковые движения иногда вызывают разные действия. Дизайнеру нужны подсказки, заметная реакция системы и альтернативные способы управления.

Осязаемый интерфейс (tangible UI)

Осязаемый интерфейс связывает цифровые данные с физическими предметами. Пользователь перемещает или поворачивает объект, система распознает действие. В ответ меняется изображение, звук или состояние цифровой модели.

Например, интерактивный стол может распознавать фигурки зданий. Перемещение фигурки меняет расположение объекта на виртуальной карте. Такие решения подходят для музейных экспозиций, обучения и совместного моделирования.

Осязаемый интерфейс отличается от простой сенсорной панели. Здесь значение имеет отдельный физический предмет и его положение. Вибрация смартфона сама по себе не превращает его интерфейс в tangible UI.

Интерфейс мозг-компьютер (BCI)

BCI (brain-computer interface) преобразует регистрируемую активность мозга в управляющие сигналы. Алгоритм выделяет закономерности и связывает их с определенным действием. Результатом может стать выбор символа или перемещение курсора.

В неинвазивных системах ЭЭГ электроды располагают на коже головы. Имплантируемые системы используют электроды внутри организма и требуют медицинского вмешательства. Эти подходы различаются качеством сигналов, рисками и условиями применения.

Медицинские исследования BCI направлены в том числе на помощь людям с тяжелыми двигательными нарушениями. Задачи включают коммуникацию, управление вспомогательными устройствами и реабилитацию. Работа системы может требовать обучения пользователя и индивидуальной настройки алгоритма.

BCI не означает свободное чтение любых мыслей человека. Система распознает ограниченный набор сигналов в определенных условиях. Ее возможности зависят от оборудования, метода регистрации и конкретной задачи.

Пользовательский интерфейс компьютера будущего

Будущий интерфейс удобно представить как сочетание нескольких способов управления. Мультимодальность уже знакома по устройствам, которые объединяют экран, касания и речь. Следующий шаг может связать эти способы более тесно.

Например, пользователь укажет взглядом на объект и попросит изменить его голосом. AR-интерфейс сможет разместить подсказку рядом с реальным предметом. ИИ-агент сможет выполнять последовательность операций по сформулированной цели вместо ручного выбора каждого пункта меню.

Такой сценарий относится к прогнозам развития, а не к гарантированным возможностям любого компьютера. Для него важны точность распознавания, защита данных и контроль пользователя. Перед необратимым действием система должна запрашивать понятное подтверждение.

Понятие перцептивного интерфейса, или PUI (perceptual user interface), связано с распознаванием речи, жестов и других сигналов человека. Это направление пересекается с голосовыми и естественными интерфейсами. BCI может дополнить такие способы управления, особенно в специализированных медицинских задачах.

Если учебное задание просит «опишите пользовательский интерфейс компьютера будущего», назовите способы ввода и форму ответа. Затем объясните, как пользователь исправит ошибку или отменит команду. Такое описание покажет устройство взаимодействия точнее, чем обещание компьютера, понимающего все без слов.