La pressione di un pulsante sembra facile e si ignora facilmente quanto sia impegnativo. Ricercatori dell'Università Aalto, Finlandia, e KAIST, Corea del Sud, hanno creato simulazioni dettagliate della pressione dei pulsanti con l'obiettivo di produrre presse simili a quelle umane.

"Questa ricerca è stata avviata dall'ammirazione per la nostra straordinaria capacità di adattare la pressione dei pulsanti, " dice il professor Antti Oulasvirta all'Università di Aalto. "Spingiamo un pulsante su un telecomando in modo diverso rispetto a un tasto di un pianoforte. La stampa di un utente esperto è sorprendentemente elegante se osservata in termini di tempistica, affidabilità, e consumo di energia. Premiamo con successo i pulsanti senza mai conoscere il funzionamento interno di un pulsante. È essenzialmente una scatola nera per il nostro sistema motorio. D'altra parte, non riusciamo nemmeno ad attivare i pulsanti, e alcuni pulsanti sono noti per essere peggiori di altri."

Ricerche precedenti hanno dimostrato che i pulsanti a sfioramento sono peggiori dei pulsanti, ma non c'è stata una spiegazione teorica adeguata.

"Nel passato, c'è stata poca attenzione ai pulsanti, anche se li usiamo sempre, " afferma il dottor Sunjun Kim. La nuova teoria e le simulazioni possono essere utilizzate per progettare pulsanti migliori.

"Un'interessante implicazione della teoria è che l'attivazione del pulsante nel momento in cui la sensazione è più forte aiuterà gli utenti a ritmare meglio i tasti premuti".

Per verificare questa ipotesi, i ricercatori hanno creato un nuovo metodo per cambiare il modo in cui vengono attivati ​​i pulsanti. La tecnica si chiama Impact Activation. Invece di attivare il pulsante al primo contatto, si attiva quando il cappuccio del pulsante o il dito colpiscono il pavimento con il massimo impatto.

La tecnica era del 94% più precisa nel tocco rapido rispetto al normale metodo di attivazione per un pulsante (interruttore Cherry MX) e del 37% rispetto a un normale pulsante touchscreen che utilizza un sensore tattile capacitivo. La tecnica può essere facilmente implementata nei touchscreen. Però, le normali tastiere fisiche non offrono la capacità di rilevamento richiesta, sebbene esistano prodotti speciali (ad es. la tastiera Wooting) su cui può essere implementato.

La tecnica potrebbe aiutare giocatori e musicisti in compiti che richiedono velocità e ritmo.

Le simulazioni gettano nuova luce su ciò che accade durante la pressione di un pulsante. Un problema che il cervello deve superare è che i muscoli non si attivano perfettamente. Anziché, ogni stampa è leggermente diversa. Inoltre, la pressione di un pulsante è molto veloce, che si verifica entro 100 millisecondi, ed è troppo veloce per correggere il movimento. La chiave per capire la pressione del bottone è quindi capire come il cervello si adatta in base alle sensazioni limitate che sono il residuo della breve pressione del bottone.

I ricercatori sostengono che la capacità chiave del cervello è un modello probabilistico:il cervello apprende un modello che gli consente di prevedere un comando motorio adatto per un pulsante. Se una stampa fallisce, può scegliere un'ottima alternativa e provarla. "Senza questa capacità, dovremmo imparare a usare ogni pulsante come se fosse nuovo, " dice il professor Byungjoo Lee di KAIST. Dopo aver attivato con successo il pulsante, il cervello può sintonizzare il comando motorio per essere più preciso, utilizzare meno energia ed evitare stress o dolore. "Questi fattori insieme, con la pratica, produrre il veloce, minimo sforzo, tocco elegante che le persone sono in grado di esibirsi."

Il cervello utilizza modelli probabilistici anche per estrarre informazioni in modo ottimale dalle sensazioni che sorgono quando il dito si muove e la sua punta tocca il pulsante. "Arricchisce" le sensazioni effimere in modo ottimale in base all'esperienza precedente per stimare il tempo in cui il pulsante è stato colpito. Per esempio, la sensazione tattile dalla punta del dito è un predittore migliore per l'attivazione del pulsante rispetto alla propriocezione (posizione dell'angolo) e al feedback visivo.

Le migliori prestazioni si ottengono quando tutte le sensazioni sono considerate insieme. Adattare, il cervello deve fondere le loro informazioni usando esperienze precedenti. Il professor Lee spiega:"Crediamo che il cervello acquisisca queste abilità premendo ripetutamente i pulsanti che iniziano già da bambini. Ciò che sembra facile per noi ora è stato acquisito negli anni".

I ricercatori hanno anche utilizzato la simulazione per spiegare le differenze tra i tipi di pulsanti fisici e quelli basati su touchscreen. Sia i pulsanti fisici che quelli a sfioramento forniscono chiari segnali tattili dall'impatto della punta con il pavimento del pulsante. Però, con il pulsante fisico questo segnale è più pronunciato e più lungo.

"Dove anche i due tipi di pulsanti differiscono è l'altezza iniziale del dito, e questo fa la differenza, " spiega il prof. Lee. "Quando solleviamo il dito dal touchscreen, finirà ogni volta ad un'altezza diversa. La sua pressione verso il basso non può essere controllata con la stessa precisione nel tempo come con un pulsante in cui il dito può poggiare sulla parte superiore del cappuccio della chiave."

Tre articoli scientifici, "Neuromeccanica di una pressione di pulsante, " "L'attivazione a impatto migliora la pressione rapida dei pulsanti, " e "Selezione target in movimento:un modello di integrazione dei segnali, " sarà presentato alla CHI Conference on Human Factors in Computing Systems a Montréal, Canada, nell'aprile 2018.