去年，當蘋果公司的 iPhone 上市時，它向公眾介紹了所謂的“多點觸控”螢幕。螢幕上的影像可以用指尖移動，透過將兩個指尖放在影像的邊緣，然後將手指分開或靠攏，可以放大或縮小影像。這種介面提供的觸覺樂趣及其效用迅速為它贏得了讚譽。操作感覺直觀，甚至性感。但在 iPhone 釋出時，世界各地的實驗室中，多點觸控螢幕已經遠遠超越了雙指命令。工程師們已經開發出更大的螢幕，可以同時響應 10 個手指，甚至來自多人的多隻手。
很容易想象攝影師、圖形設計師或建築師——這些必須處理大量視覺材料並且經常團隊合作的專業人士——會歡迎這種多點觸控計算。然而，這項技術已經應用於更廣泛的場景，在這些場景中，任何沒有經過培訓的人都可以在頭腦風暴會議中伸出手來移動或標記物體和計劃。
感知畫素
傑夫·漢（Jeff Han）是紐約大學的諮詢計算機科學家，也是紐約市 Perceptive Pixel 公司的創始人，他處於多點觸控技術的最前沿。走進他公司的遊說大廳，一個三乘八英尺的平板螢幕映入眼簾。漢走到電子牆前，僅用手指觸控就釋放出一個影像世界。多達 10 個或更多的影片源可以同時執行，並且看不到任何工具欄。當漢想要顯示器訪問不同的檔案時，他點選兩次，調出也可以點選的圖表或選單。
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一些早期採用者已經購買了完整的系統，包括需要快速比較戰情室中地理協調的監檢視像的情報機構。美國有線電視新聞網 (CNN) 的新聞主播在總統初選報道期間使用了 Perceptive Pixel 大型系統，該系統大膽地展示了美國所有 50 個州；為了描繪投票結果，主播們站在螢幕前，只需在地圖上移動手指即可戲劇性地放大和縮小州甚至縣。
微軟研究院的首席研究員比爾·巴克斯頓（Bill Buxton）表示，關於多點觸控介面的初步研究可以追溯到 20 世紀 80 年代早期。但在 2000 年左右，在紐約大學，漢開始了一段旅程，以克服該技術最棘手的障礙之一：實現精細解析度的指尖感應。該解決方案需要硬體和軟體創新。
也許最基本的是利用一種稱為受抑全內反射 (FTIR) 的光學效應，該效應也用於指紋識別裝置。漢形容自己是“一個非常注重觸覺的人”，有一天當他透過裝滿水的玻璃杯看東西時，他意識到了這種效應。他注意到，當從陡峭的角度透過水觀察時，他在玻璃杯外側的指紋顯得多麼清晰。他想象，電子系統可以透過光學方式跟蹤放置在透明電腦顯示器表面上的指尖。因此，他開始了對多點觸控介面為期六年的沉迷。
他首先考慮構建一個非常高解析度版本的單點觸控螢幕，用於自動櫃員機和資訊亭，這些螢幕通常感應手指觸控式螢幕幕上預定義點的電容。但是，跟蹤隨機移動的手指將需要在屏幕後面安裝大量的線路，這也將限制螢幕的功能。漢最終設計了一塊矩形透明丙烯酸板，它就像一個波導，本質上是一根光波管道。邊緣周圍的發光二極體 (LED) 將紅外光泵入板材。光線穿過，在板壁上內部反射，就像光線流過光纖一樣。沒有光線洩漏出來。但是，當有人將手指放在板材的一個面上時，一些內部反射的光束會擊中它並散射出去，穿過板材並從另一面射出。屏幕後面的攝像頭會感應到這種洩漏的光，即 FTIR，從而顯示被觸控的位置。攝像頭可以同時跟蹤來自多個點的這種洩漏。
漢很快發現，丙烯酸面板也可以用作擴散屏；面板後面的投影儀連線到計算機，可以將影像投射到面板上，影像會擴散到另一側。因此，螢幕既可以用作影像的輸出，又可以用作對該影像進行觸控的輸入。
感應手指的確切位置是一個挑戰。設計能夠跟蹤手指移動並將其轉換為螢幕上影像應發生什麼變化的指令的軟體例程更具挑戰性。與漢合作的六名軟體開發人員必須首先編寫一個可以充當高效能圖形引擎的軟體，部分原因是當手指在螢幕上快速拖動物件時，使顯示器具有低延遲或重影。然後，他們必須處理螢幕上從手指隨機方向掃過的非正統 FTIR 光輸出。
計算機作業系統的深層架構中有一個假設，即使用者的輸入將來自鍵盤或滑鼠。擊鍵是明確的；“q”表示“q”。滑鼠的移動表示為笛卡爾座標——二維網格上的x和y位置。這種表示輸入的方法屬於一個稱為圖形使用者介面 (GUI) 的通用學科。漢的多點觸控螢幕同時生成 10 個或更多 x 和 y 座標流，“傳統的 GUI 實際上並非為如此多的同時性而設計的”，他指出。當前的作業系統——Windows、Macintosh、Linux——都非常依賴於單個滑鼠游標，以至於“我們不得不拆除很多管道來構建一個新的多點觸控圖形框架”，漢說。
在所有這些工作中，漢發現也可以實現壓力感應，方法是在丙烯酸螢幕的正面應用一層薄薄的聚合物，其表面上設計有微觀脊。當用戶在聚合物上的任何位置用力或輕輕按壓時，它會稍微彎曲，指紋區域會變大或變小，導致散射光變亮或變暗，攝像頭可以感應到這一點。透過保持對螢幕上物體的穩定壓力，使用者可以將其滑到相鄰物體的後面。
漢的 Perceptive Pixel 團隊成立於 2006 年，他們將所有元素組合在一起，並在當年 TED（技術、娛樂和設計）會議上向熱情的觀眾展示了該系統。從那時起，該系統的訂單穩步增加。Perceptive Pixel 沒有透露價格。
微軟觸控 Surface
當漢在完善他的設定時，其他地方的工程師也在透過不同的方式追求類似的目標。軟體巨頭微軟現在正在推出一款名為 Surface 的較小的多點觸控電腦，並試圖將這種硬體類別打造為“表面電腦”。該計劃可以追溯到 2001 年，當時微軟硬體公司的 Stevie Bathiche 和微軟研究院的 Andy Wilson 開始開發一種互動式桌面，可以識別放置在其上的某些物理物件。兩位創新者設想，該桌面可以用作電子彈球機、影片拼圖或照片瀏覽器。
經過 85 個以上的原型，這對搭檔最終開發出了一款桌面，該桌面具有透明的丙烯酸頂部，並在地板下方裝有投影儀。投影儀將影像向上投射到水平的 30 英寸螢幕上。紅外 LED 也向上照射到桌面，從另一側的手指或物體上反彈，從而使裝置能夠識別來自人們手指的命令。Windows Vista 計算機提供處理能力。
微軟正在向休閒、零售和娛樂行業的四個合作伙伴交付 Surface 桌面電腦，微軟認為這些行業最有可能應用這項技術。例如，喜達屋酒店集團的喜來登連鎖酒店將嘗試在酒店大堂安裝 Surface 電腦，讓客人瀏覽和收聽音樂、傳送數字照片回家或訂購食物和飲料。T-Mobile 美國零售店的顧客將能夠透過簡單地將不同的手機型號放在 Surface 螢幕上來比較它們；手機底部的黑色圓點“多米諾骨牌”標籤將提示系統顯示價格、功能和手機套餐詳細資訊。其他微軟軟體將允許無線數字相機在放置在 Surface 電腦上時，無需電纜即可將其照片內容上傳到電腦。
第一代 Surface 系統的價格從 5,000 美元到 10,000 美元不等。與大多數電子產品一樣，該公司預計隨著產量的增加，價格會下降。微軟表示，Surface 電腦應該在三到五年內以消費者價格上市。
三菱電機也加入其中
技術開發人員可能對位於馬薩諸塞州弗雷明漢市的初創公司 Circle Twelve 的 DiamondTouch 桌面感興趣，該公司最近從三菱電機研究實驗室剝離出來。該桌面在三菱電機開發，其配置方式允許外部方為其設想的應用編寫軟體；數十臺桌面已經掌握在學術研究人員和商業客戶手中。
三菱電機的營銷副總裁亞當·博格（Adam Bogue）表示，DiamondTouch 的目的是“支援小組協作”。“多人可以互動，系統知道誰是誰。” 幾個人坐在圍繞桌子放置的椅子上，這些椅子連線到下方的計算機。當其中一個人觸控桌面時，嵌入螢幕中的天線陣列會透過人的身體和椅子向計算機中的接收器傳送極少量的射頻能量，這是一種稱為電容耦合的方案。或者，可以使用特殊的腳墊來完成電路。耦合的天線指示該人觸控的螢幕上的點。
雖然看似具有限制性，但這種設定可以跟蹤誰進行了哪些輸入，並且可以將控制權交給第一個觸控式螢幕幕的人。在這種情況下，它將忽略透過指定座位感應到的其他觸控，直到第一個使用者完成其輸入為止。該系統還可以跟蹤誰對影像（例如藍圖）進行了哪些註釋。
全球工程公司 Parsons Brinckerhoff 總部位於紐約市，該公司一直在試驗這些桌面，並計劃購買更多。“在一個大型專案的過程中，我們可能會召開數千次會議，”該公司視覺化部門區域經理 Timothy Case 說。“我們可以在多個地點設定多個桌面，每個人都可以看到相同的內容。”
DiamondTouch 和 Perceptive Pixel 系統都具有鍵盤“模擬器”，可以將虛擬鍵盤投射到螢幕上，以便人們可以打字。但是，愛好者似乎不太可能喜歡將動態系統用於這種平凡的活動。多點觸控的最大優勢是讓多人一起完成複雜的活動。很難回憶起大約 25 年前，當滑鼠將人們從鍵盤箭頭鍵中解放出來時，滑鼠顯得多麼解放。很快，多點觸控介面就可以幫助我們將自己從無處不在的滑鼠中解放出來。“你很少遇到真正全新的使用者介面，”漢說。“我們只是處於這一切的開端。”
注意：本文最初以“動手計算”為標題發表。
