Yllätysten joulukalenteri: Tietokonehiiri

Ensimmäinen tietokonehiiri
Ensimmäinen tietokonehiiri
Xerox Alto-1
Telefunkenin hiiri
PARC-hiiri

Hiiri on edelleen olennainen osa tietokoneilua. Ensimmäisen sellaisen ensimmäinen julkinen esittely tapahtui 56 vuotta sitten 9. joulukuuta 1968.

Pitkään 1980-luvulle saakka tietokoneiden käyttäminen tapahtui näppäimistön avulla lähes yksinomaan teksiä ja numeroita kirjoittamalla.

Mutta uudenlainen graafinen käyttöliittymä oli jo muhimassa 60-luvun lopussa. Olennainen osa sitä oli hiiri, jonka avulla käyttäjä voi yksinkertaisesti osioittaa haluamaa kohtaa kuvaruudulla ja klikata sitä hiiressä olevan napin avulla.

Tässä mielessä tärkeä päivämäärä on 9. joulukuuta 1968.

Silloin Stanfordin yliopiston osana olleen Stanford Research Instituten Doug Engelbart tutkimusryhmineen esitteli tietokonehiiren prototyypin sekä graafisen käyttöliittymän, näytön muokkaamisen sekä yhdistetyn tekstin ja grafiikan, hyperdokumentit sekä kaksisuuntaisen videoneuvottelun jaettujen työtilojen kanssa.

Siis juuri niitä asioita, joiden avulla käytämme tietokoneita yhä edelleen.

Esittely tapahtui American Federation of Information Processing Societyn tietokonekonferenssin yhteydessä San Franciscossa, Kaliforniassa. 

Engelbart oli kertonut hahmottelemastansa hiirestä maaliskuussa 1967 IEEE Transactions paperi -julkaisussa ja anoi sille patenttia saman vuoden kesällä. Patentti myönnettiin 17. marraskuuta 1970,

Hiiren saapuminen arkikäyttöön kesti kuitenkin yli vuosikymmenen. Se tapahtui 27. huhtikuuta 1981, kun Xerox-yhtiön futuristinen 8010 Information System, eli Xerox Star tuli myyntiin. Laite oli kaupallisesti katastrofi, mutta samalla erinomainen esimerkki siitä, miten edelläkävijän taakka on suuri. 

Hiiren lisäksi – tai sen ansiosta – koneessa oli ensimmäisenä graafinen käyttöliittymä ikkunoineen, kansioineen ja kuvakkeineen. Nämä oli kehitetty Xeroxin Palo Alto Research Centerissä (PARC) Alto -tutkimusprojektissa. Tuloksena oli Alto-1 -tietokone (alla).

Xerox Alto-1

Graafisen käyttöliittymän perusperiaatteena oli WYSIWYG, eli "What You See Is What You Get", eli esimerkiksi tekstitiedostoa käsitellessä käyttäjä näki ruudulla dokumenttinsa juuri samanlaisena kuin se tulostuisi. 

Mitä hiiriin vielä tulee, niin 1960-luvun lopussa myös saksalainen Felefunken oli kehittämässä omaa hiirtään (alla).

Siinä missä Engelbartin hiiressä oli kaksi rullaa laitettuna 90 asteen kulmaan toisiinsa nähden, ja niiden pyörimistä mittaamalla kone tiesi missä ja miten hiirtä liikutettiin, niin Konstanzissa sijaitsevassa Telefunkenin tutkimuslaitoksessa mietittiin pallohiirtä. Pallon pyörimistä mittaamalla tiedettiin missä hiiri vipelsi.

Pallohiiren keksineen Rainer Mallebreinin haastattelun mukaan saksalaiset olivat ensimmäisiä: heidän hiirensä syntyi vuonna 1966, mutta Engelbart ehti omine hiirineen ensin julkisuuteen. Sen sijaan Telefunkenin RKS 100-86 Rollkugel oli ensimmäinen myyntiin tullut hiiri (1968).

Telefunkenin hiiri
PARC-hiiri

PARC teki oman versionsa pallohiirestä vuonna 1971 (yllä).

Suurelle yleisölle tietokonehiiri ja samalla graafinen käyttöliittymä tulivat Applen McIntosh -tietokoneiden kautta.

Nyt tietokoneen käyttäminen ilman hiirtä tai muuta osoituslaitetta tuntuu vaikealta, jopa mahdottomalta, mutta ajat ovat muuttumassa: hyvinkin pian tietokonetta käytetään todennäköisesti puhumalla. Osoittelu hiirellä on jäämässä vähitellen historiaan.

*

Jari Mäkisen ottamat kuvat ovat Piilaaksossa, Mountain Viewissä olevasta upeasta Computer History Museumista (Tietokonehistoriamuseosta). Paikka on endottomasti käynnin väärti, jos vähänkin satut olemaan San Franciscon suunnalla!

Tästä(kin) museosta on tulossa jossain vaiheessa video Tiedetuubiin.

Katso Douglas Engelbartin legenraadinen demo hiirestä ja graafisesta käyttöliittymästä joulukuun 9. päivältä 1968.

Tietokoneen hiiri 35 vuotta – taustalla Fittsin laki ja NASAn lopettama rahoitus

Hiiriä Xerox-PARC -yhtiössä vuonna 1981
Hiiriä Xerox-PARC -yhtiössä vuonna 1981


Tänään on taas juhlapäivä: tänään vuonna 1981 Xerox-PARC -yhtiö esitteli ensimmäisen tietokonehiiren. Se tuli yleiseen käyttöön hieman myöhemmin Apple Lisa -tietokoneiden mukana, mutta monien yllätykseksi hiiren jäljet johtavat omenayhtiön sijaan sen naapurissa Kalifornian Piilaaksossa sijainneeseen Xerox-yhtiön tutkimuskeskukseen – ja hieman pidemmälle sekä kauemmaksi historiaan.


Päivän kuvaPäivän kuvassa on 1980-luvun alusta erilaisia hiiriä PARC-tutkimuskeskuksesta.

PARC eli Palo Alto Research Center, oli ja on nykyisin ennen kaikkea kopiokoneistaan tunnetun Xerox-yhtiön tutkimusyksikkö, missä pohdittiin 1970-luvun lopussa innokkaasti sitä, miten tietokoneita voitaisiin käyttää helpommin. Tietokoneet olivat normaalisti jumppasalin kokoisia monstereita, joita käytettiin päätteillä tekstimuotoisia käskyjä ja ohjelmia kirjoittaen; se oli kaikkea muuta kuin kätevää ja nopeaa.

PARCin tutkijat kehittivät ensimmäiset graafiset käyttöliittymät, eli ohjelmistot, joiden avulla tietokoneita pystyttiinkin käyttämään kuvaruudulla olevia kuvia, ikoneita ja tekstejä osoittaen.

Käyttöliittymän suunnittelussa oli taustalla paljon ihmisen käyttäytymiseen ja fysiologiaan liittyvää tutkimustietoa, ja eräs olennaisimmista oli Ohion yliopiston psykologian professorin Paul Fittsin vuonna 1954 julkaisema tutkimus siitä, kuinka vaikeaa ihmiselle on osoittaa haluamaansa kohdetta annetussa tilassa.

Kyse ei ole vain siitä, kuinka kaukana kaksi perättäisissä tehtävissä tarvittavaa kohdetta on, vaan kokonaisuudesta, mihin vaikuttaa se miten osoitettavat kohteet on sijoiteltu, kuinka paljon niissä on tietoa ja kuinka helposti ne on hahmoteltavissa. Fitts kehitti eräänlaisen suorituskykyindeksin, jonka perusteella toimia voitiin mitata tarkasti, ja kun tätä sovellettiin tietojen osoittamiseen kuvaruudulla, niin tehokkaimmaksi tavaksi yrityksen ja erehdyksen kautta osoittautui kuvaruudulla oleva kursori, jota ohjattiin pöydän pinnalla eteen, taakse ja sivusuunnassa liikkuvalla kohdistinlaitteella, jossa oli valintanäppäimiä.

Luonnollisesti tärkeä osa käyttöliittymää oli myös se, miten tieto aseteltiin ja esiteltiin kuvaruudulla, mutta tämän tarinan kannalta olennaisinta oli se, että tavaksi osoitella kohteita valittiin nykyisen hiiren edeltäjä.

Xerox-PARCin kannalta hiiri oli kuitenkin vain oheislaite, joka vähän kuin varastettiin ARC-tutkimusyhtiön jäämistöstä. ARC oli perustajansa Douglas Engelbartin vetämänä tutkinut 1950-luvun lopulta alkaen pääosin Yhdysvaltain puolustushallinnon rahoituksella erilaisten asejärjestelmien ohjauskeskusten ergonomiaa ja soveltanut sitä mm. tietokonepäätteiden käytettävyyteen. Muun muassa NASA käytti yhtiötä avaruuslentojen ohjauskeskusten ja niissä olleiden tietokonepäätteiden suunnittelussa.

Osana tätä työtä kehitettiin erilaisia osoitinlaitteita. Eräs oli yksinkertaisesti pallo, joka pyöriteltiin kädellä, ja tietokone rekisteröi pallon liikkeet eri suunnissa. ARC ei suinkaan keksinyt tätä, vaan tällaisia oli käytössä ja kokeiltu eri puolilla jo aikaisemmin. Sen sijaan Engelbartin idea oli kääntää laite ikään kuin ylösalaisin ja korvata pallo kahdella rullalla, jotka pyöriessään mittasivat kuinka paljon osoitinta siirrettiin eri suunnissa. Päällä rullat sisältävässä laatikossa oli kytkin, jota painamalla käyttäjä saattoi valita kohteen kuvaruudulla. Pian hankalat rullat korvattiin pallolla ja laatikko muuttui pienemmäksi ja hieman käteen sopivammaksi.

Engelbart esitteli ”X–Y-asemaosoitin näyttöjärjestelmälle” -nimisen laitteensa vuonna 1968 ja sai sille patentin vuonna 1970. Tosin jo tuolloin laitetta kutsuttiin "hiireksi", koska se johtoineen ja painonappeineen toi mieleen eittämättä hiiren.

ARC:n graafisen käyttöliittymän ja "asemaosoittimen" tutkimusohjelma kuitenkin loppui lyhyeen, kun yhtiön rahoitus päättyi (osana Apollo-lentojen budjettileikkauksia) ja se myytiin yhtiölle, joka fuusioitiin pian McDonnell Douglas -ilmailuyhtiöön.

Ja samalla hiiri jäi unholaan, kunnes PARCin tutkija Stuart Card 1970-luvun lopulla keksi, että hiiri oli tietokoneen käytössä aivan yhtä tehokas kuin ihmisen käsi. Hänen johdollaan hiiren toimintaa kehitettiin paremmaksi ja käyttöliittymä sovellettiin hiirellä käytettäväksi.

Myös PARCissä graafisen käyttöliittymän kehittäminen jätettiin kesken vuoden 1981 jälkeen, koska sille ei tuntunut olevan kysyntää kankeassa ja insinöörivetoisessa suurtietokonemaailmassa. Uusi aika oli kuitenkin orastamassa jo tuolloin, sillä henkilökohtaiset tietokoneet kasvattivat suosiotaan. Ensin niitä tekivät vain harrastajat rakennussarjoista, jolloin koodaamaan tottuneet ja siitä nauttivat nörtit eivät osanneet kaivata hiirtä tai graafista käyttöliittymää, mutta kun tietokoneet tulivat muidenkin kuin harrastajien työkaluiksi, oli hiirestä suurta iloa.

Ensimmäisenä hiiren otti kaupalliseen käyttöön Apple Computer Lisa-mikrotietokoneessa vuonna 1983. Steve Jobs oli nähnyt hiiren sekä graafisen käyttöliittymän jo niiden ollessa tekeillä Xeroxilla ja ymmärsi heti, että ne olivat oikea tapa tehdä tietokoneista helppokäyttöisiä. Niinpä ne otettiin ensin kaupallisesti flopanneeseen Lisaan ja sen jälkeen vuonna 1984 tulleeseen, vallankumoukselliseen Macintoshiiin.

Microsoft puolestaan kopioi ideat vuonna 1985 esiteltyyn Windows-käyttöjärjestelmään, joka yhdessä IBM PC -tietokoneiden sekä niiden kloonien kanssa tekivät viimeistään hiirestä täysin arkipäiväisen kapineen, jota ilman ei (pöytä)tietokonetta oikein voi kuvitellakaan.

Ai niin, kuten tekniikan historiassa usein, on nyttemmin paljastunut myös muita, varhaisempiakin ajatuksia tietokonehiirestä: kanadalaiset Tom Cranston, Fred Longstaff ja Kenyon Taylor tekivät 1950-luvun alussa eräänlaisen hiiren, ja myös saksalainen Telefunken oli kehittänyt hiiren kaltaisen osoitinlaitteen 1960-luvulla.

Alla on kuitenkin vielä kuva Engelbertin ensimmäisestä, sympaattisesti puurakenteisesta hiirestä.