Au doigt de pied et à l’œil : contrôler un ordinateur avec les pieds

Lors de deux moments impor­tants pour l’his­toire de l’in­for­ma­tique, on trouve une personne assise à une machine et utili­sant autant ses pieds que ses mains.

D’abord, le métier Jacquard néces­si­tait l’emploi d’une pédale, comme d’autres métiers à tisser avant lui. Cette inven­tion inspi­rera le proto-ordinateur de Babbage et Lovelace. Ensuite, Engelbart est connu pour être le premier, dès 1968, à proposer un système cohé­rent compre­nant inter­face graphique, souris et colla­bo­ra­tion à distance. Ce qui est moins connu, c’est que pour lui le succès de la souris fut presque acci­dentel. Lui croyait plus dans le poten­tiel du clavier à accords et avant ça avait expé­ri­menté avec des dispo­si­tifs où la posi­tion du poin­teur était trans­mise par un casque, ou encore par la posi­tion… du pied et du genou !

Ensuite, le pied se retrouve un peu partout. Si vous ne me croyez pas, je vous conseille la lecture de cette somme sur le sujet (trente pages, une véri­table somme podo­lo­gique !). Il iden­tifie notam­ment une gamme de gestes, utilisés prin­ci­pa­le­ment dans des expé­riences artis­tiques ou acadé­miques. De manière plus popu­laire, on retrouve les tapis des jeux de danse, les péda­liers des jeux de course, mais aussi diffé­rents plateaux d’équi­libre, initiés dès 1982 par le Joyboard d’Amiga (en photo plus haut).

Quoi d’autre ? On peut parler de l’in­dus­trie, où les risques d’ac­ti­va­tion intem­pes­tive (analysés ici) exigent des pédales avec des clapets et autres garde-fous.

Pédale industrielle

Les utili­sa­teurs avec des problèmes de posture ou de motri­cité peuvent utiliser toute sorte de « souris à pied », comme cette fasci­nante Souris-Sandale.

Souris-sandale ou toe-mouse

La première machine à écrire à être large­ment utilisée compre­nait une pédale pour la touche Entrée. Toujours dans l’édi­tion de texte, la VIM Clutch constitue un exemple inté­res­sant de conver­gence entre maté­riel et logi­ciel. L’éditeur de texte VIM fonc­tionne par modes : un mode normal, un pour l’in­ser­tion, un pour la sélec­tion de texte, etc. Ça parait bizarre mais c’est beau­coup plus sensé que ça n’en a l’air. Un maitre-nerd a donc bricolé une pédale qui permet, tant qu’on la main­tient, de rester dans le mode le plus courant. Ça rappelle un peu les péda­liers de piano et c’est assez logique d’avoir une touche dédiée et acces­sible à part pour une action aussi fonda­men­tale.

Sholes and Glidden typewriter

Citons aussi les chaus­sures intel­li­gentes, avec unique­ment des senseurs, ou carré­ment avec des actua­teurs modi­fiant le niveau d’amorti.

Le meilleur pour la fin : par deux fois, des petits malins ont essayé de tricher au casino en portant un ordi­na­teur qui commu­ni­quait des infor­ma­tions à un complice (source 1, source 2). Comment le tricheur faisait-il pour saisir ces infor­ma­tions ? En tapant du pied. Un bel exemple d’ha­bi­tro­nique, dès 1960 et à nos pieds.

« Habitronique », parfai­te­ment. Je vous laisse sur l’ou­ver­ture de Footloose.

Cogner à son ordi

Ces temps-ci, j’ai l’oc­ca­sion d’uti­liser un Thinkpad (X230 pour les amateurs). Ces ordi­na­teurs portables sont dotés d’une petite lampe en haut de l’écran, pour l’éclairer quand la lumière ambiante est trop faible. Un raccourci clavier (Fn+Espace) permet de l’éteindre et de l’al­lumer instan­ta­né­ment.

Très natu­rel­le­ment je me suis dit : « hey avec ça on peut commu­ni­quer en morse ». Je n’ai pas été le premier à y penser : voici un outil qui convertit du texte en morse et l’en­voie direc­te­ment à la lampe, et le témoi­gnage de quel­qu’un dont la lampe envoie S.O.S en boucle et qui n’ar­rive pas à l’ar­rêter.

En faisant mes recherches, je suis tombé sur un hack assez diffé­rent mais encore plus jouissif : utiliser l’ac­cé­lé­ro­mètre d’un ordi portable pour détecter quand on toque dessus. Certains ordi­na­teurs ont un capteur de ce genre pour détecter une chute et désac­tiver le disque dur, mais on peut en tirer parti pour jouer, enre­gis­trer les séismes ou détecter des coups. On peut ainsi sortir son ordi­na­teur de veille avec un rythme de coups qu’on aura défini.

knockToUnlock

L’idée du secret knock a été reprise par des apps de déver­rouillage de porte. Plus large­ment, on peut taper pour allumer l’écran de son smart­phone LG, pour déver­rouiller son ordi­na­teur depuis son télé­phone (en photo), etc.

J’aime le fait qu’on utilise un senseur interne, conçu pour détecter les mouve­ments propres de l’ap­pa­reil, pour un usage externe. J’aime aussi le fait que l’or­di­na­teur devient entiè­re­ment un bouton : on peut appuyer dessus n’im­porte où.

J’aime enfin l’idée de détourner les compo­sants de banals ordi­na­teurs pour en faire des inter­faces tangibles dignes du MIT Media Lab. Il y a certai­ne­ment plein d’usages marrants et de choré­gra­phies complexes à imaginer, à partir d’un bête toc-toc et d’une simple lampe. Jeu musical ? Discussions discrètes en salle de classe ? Détecter l’hu­meur des gens suivant les chocs que reçoit l’ap­pa­reil ?

Et puis ça me permet de citer le roman Cryptonomicon, et une scène de dénoue­ment où le héros, prison­nier et convaincu que sa cellule et son ordi­na­teur sont pleins de mouchards, passe des infor­ma­tions vitales en code morse via le voyant CAPS LOCK de son ordi­na­teur :

How does Randy know that there is a site called Golgotha, and how does he know its real coor­di­nates ? His computer told him using Morse code. Computer keyboards have LEDs on them that are essen­tially kind of useless : one to tell you when NUM LOCK is on, one for CAPS LOCK, and a third one whose purpose Randy can’t even remember. And for no reason other than the general belief that every aspect of a computer should be under the control of hackers, someone, somew­here, wrote some library routines called XLEDS that make it possible for program­mers to turn these things on and off at will. And for a month, Randy’s been writing a little program that makes use of these routines to output the contents of a text file in Morse code, by flashing one of those LEDs. And while all kinds of useless crap has been scrol­ling across the screen of his computer as camou­flage, Randy’s been hunched over gazing into the subli­minal channel of that blin­king LED, reading the contents of the decrypted Arethusa inter­cepts. One of which says : THE PRIMARY IS CODE NAMED GOLGOTHA. COORDINATES OF THE MAIN DRIFT ARE AS FOLLOWS : LATITUDE NORTH (etc.)

Mille et une manieres de saisir des nombres

En sché­ma­ti­sant, on peut distin­guer deux manières de saisir des nombres : avec une « échelle » et avec un clavier.

Échelles

Dans le premier cas, on choisit une bonne valeur sur une échelle continue, avec un curseur ou un stylet. L’échelle peut être linéaire (comme sur l’Arithmomètre) ou circu­laire (comme sur la Pascaline ou un télé­phone à cadran). L’échelle est parfois impli­cite, comme sur la Curta où seule la valeur sélec­tionnée est affi­chée.

Pascaline
Pascaline

Curta
Curta

L’Arithmomètre fut très popu­laire jusqu’à la moitié du XXe siècle, que ce soit l’ap­pa­reil d’ori­gine inventé par Tomas de Colmar ou la variante de Odhner, dotée d’un nouveau méca­nisme. Notez que son usage était assez fasti­dieux : il fallait remettre le total à zéro, saisir un nombre puis le valider par un grand tour de mani­velle (voir la vidéo plus bas).

L’Addiator est un peu diffé­rent. Dans cette calcu­la­trice de poche vendue à partir de 1920 (et impres­sion­nante de compa­cité pour l’époque), un stylet intégré permet de pousser une encoche corres­pon­dant à un chiffre jusqu’à une butée. Quand le calcul implique une retenue, il faut pousser l’en­coche jusqu’à la faire changer de colonne.

Claviers

Un clavier peut être un pavé de dix chiffres, ou bien une grille de nombres à saisir direc­te­ment.

Les pavés à dix chiffres sont le plus souvent disposés en trois colonnes, comme sur certaines calcu­lettes (inventé par David Sunstrand, 1911) ou sur les télé­phones depuis les travaux de Chapanis aux labo­ra­toires Bell. Pour les calcu­lettes, on ne trouve histo­ri­que­ment pas de raison­ne­ment parti­cu­lier pour avoir orga­nisé les chiffres du bas vers le haut (source), alors que l’ordre des chiffres sur un télé­phone, du haut vers le bas, a été minu­tieu­se­ment étudié. Voici par exemple 17 alter­na­tives qui on été testées et lais­sées de coté :

bell

Ils peuvent être disposés sur deux lignes, comme sur certains claviers « sécu­risés » de sites bancaires ou comme le premier clavier de calcu­lette à dix chiffres commer­cia­lisé.

ing direct
ING direct

On appelle souvent le second type de clavier un Comptomètre. Il est inté­res­sant car pensé pour l’usage parti­cu­lier des cais­siers ou des commis de bureau devant addi­tionner des séries de valeurs. Les nombres sont disposés en colonne, avec depuis la droite les unités, dizaines, centaines, etc. Si on en reste à l’addition, ces appa­reils sont très effi­caces : il suffit d’ap­puyer direc­te­ment sur les nombres voulus, sans vali­da­tion, et l’addition est affi­chée progres­si­ve­ment en bas. Il n’y pas de boutons pour les diffé­rents opéra­tions ni pour le =. Il n’y a pas non plus besoin de zéro : 200 corres­pond au 2 sur la troi­sième colonne. Comme on le voit sur la photo, seule l’unité est affi­chée sur chaque touche. Le chiffre en petit sur la gauche est le complé­ment du chiffre prin­cipal et sert aux sous­trac­tions selon une méthode assez savante.

Un comptomètre de marque Sumlock
Un comp­to­mètre de marque Sumlock

Ces appa­reils ont donné lieu à des consi­dé­ra­tions ergo­no­miques tout à fait modernes :

  • Usages inat­tendus : les utili­sa­teurs experts n’utilisaient guère les nombres en haut des colonnes, puisqu’il était plus facile de taper deux fois 4 plutôt que monter la main jusqu’au 8.
  • Soucis de clarté : les colonnes étaient colo­riées diffé­rem­ment et deux revê­te­ments diffé­rents étaient utilisés sur les touches, en alter­nance sur chaque ligne.
  • Conception holis­tique : pour éviter de trop lever le bras, des bureaux spéciaux étaient utilisés avec un encas­tre­ment pour abaisser la machine.

Pour aller plus loin

Des sites histo­riques spécia­lisés :

Les ancêtres d’Excel et de Powerpoint

Excel

Ce photo­gramme est tiré du film La Garçonnière de Billy Wilder. On y voit le héros, comp­table parmi des centaines d’autres dans une compa­gnie d’as­su­rance. Ben Evans a avancé l’idée qu’on peut comparer ce bureau à un fichier Excel et chacun de ces employés à une cellule effec­tuant un calcul précis. Evans sures­time sans doute le degré de taylo­ri­sa­tion des employés de bureau, mais il est vrai qu’il est tentant de comparer à un énorme tableau tous les dépar­te­ments d’une orga­ni­sa­tion s’oc­cu­pant de chiffres et que le déve­lop­pe­ment de l’in­for­ma­tique a large­ment auto­ma­tisé les calculs et permis d’étendre les méthodes de travail et de raison­ne­ment, comme l’a très bien perçu Steven Levy dès 1984.

Il existe un cas encore plus parlant : les calculs mathé­ma­tiques complexes requis par des domaines tels que l’as­tro­nomie, la balis­tique ou la cryp­ta­na­lyse. Chaque calcul était décom­posé en opéra­tions simples et succes­sives, effec­tuées par des personnes armées de calcu­lettes et autres tables de loga­rithme. En anglais, ces personnes étaient appe­lées des… compu­ters, Cf. cet article et ce livre. Bletchley Park était ainsi un centre mili­taire tout entier dédié au but de casser les codes secret utilisé par l’Axe, ce qui se reflé­tait dans son orga­ni­sa­tion.

Powerpoint

Powerpoint est autre exemple d’or­ga­ni­sa­tion entière se retrou­vant réduite à un simple logi­ciel. Dans les années 1980, la concep­tion d’une présen­ta­tion se faisait par ordi­na­teur, mais il fallait toujours produire les supports, que ce soit sur diapo­si­tive argen­tique ou sur trans­pa­rent. Powerpoint 2.0 avait ainsi un bouton Envoyer à Genigraphics, qui permet­tait de trans­mettre un fichier direc­te­ment à une entre­prise spécia­lisée dans l’im­pres­sion de diapo­si­tives.

Si on remonte jusqu’au début du 20e siècle, on trouve l’en­tre­prise de chimie DuPont, qui possé­dait une salle dédiée. Ses diri­geants pouvaient assister à des présen­ta­tions étayées par des tableaux et graphiques, lesquels étaients affi­chés sur de grands panneaux, d’abord montés sur des char­nières puis sur tout un système de mono­rail. C’est fasci­nant, car le dispo­sitif a inventé ou popu­la­risé à la fois :

  • L’usage des graphiques, pas très répandu à l’époque
  • L’idée de la diapo­si­tive comme docu­ment synthé­tique et support d’un discours
  • L’idée d’une présen­ta­tion comme suite de diapo­si­tives
  • L’idée d’un réper­toire de diapo­si­tives dans lequel on puisse piocher, puisque la salle servait autant de lieu de réunion que d’ar­chive.

Et DuPont a fait ça de la manière la plus litté­rale et steam­punk qui soit : avec des rails.

1919 : première version

1950 : ver­sion plus évo­luée

Pour aller plus loin

  • Un article très complet sur l’his­toire du format de la diapo­si­tive
  • Un livre sur l’his­toire du travail intel­lec­tuel au prisme des bureaux et envi­ron­ne­ments de travail.

Les invariants de conception ne sont pas magiques

Tiré de La Mesure de l'homme, par Henry Dreyfuss (un des fondateurs de l'ergonomie scientifique)
Tiré de La Mesure de l’homme de Henry Dreyfuss, un des fonda­teurs de l’er­go­nomie scien­ti­fique

L’honorable Raphaël « iErgo » Yharrassarry aime à rappeler que la concep­tion est enca­drée par certains inva­riants :

La taille d’un télé­phone est et sera toujours condi­tionnée par la distance entre l’oreille et la bouche, ainsi que par la taille de la main et la taille du bout des doigts pour les touches. (Source)

C’est éminem­ment vrai, au sens qu’a­vant de conce­voir un service ou un objet, il y a des valeurs rela­ti­ve­ment stables, notam­ment physio­lo­giques et anato­miques, qu’il faut connaitre et prendre en compte. Il faut pour­tant faire atten­tion : ces inva­riants ne sont que des guides. Il n’y a pas de critère unique et magique.

Il n’y a pas d’homme moyen

Reprenons l’exemple du télé­phone : quelle dimen­sion doit-il avoir pour être utili­sable ? On peut prendre pour cible la taille moyenne des mains de notre popu­la­tion cible, mais c’est trop approxi­matif. Une même moyenne peut cacher des distri­bu­tions très diffé­rentes, comme dans ce graphique.

Moyenne identique, écart-type très différent
Moyenne iden­tique, écart-type très diffé­rent

Pour une même moyenne, les gens peuvent avoir des mains très semblables ou au contraire dissem­blables. Sans donnée plus fine, on ne peut pas savoir quelle propor­tion de gens pour­ront correc­te­ment utiliser le télé­phone.

Pour conce­voir un peu moins au pif, on utilise les centiles (ou « percen­tiles »). Cela consiste à ordonner les mesures dont on dispose et à les répartir en cent paquets compre­nant chacun le même nombre de mesures. Cela donne une meilleure idée de la distri­bu­tion des données et permet aussi de définir des seuils. Par exemple, si j’ai mesuré cent mains, le premier centile marque le seuil en deçà duquel se trouvent les dix mains les plus petites.

En anthro­po­mé­trie, on présente souvent seule­ment le 5e, le 50e (équi­valent à la médiane) et le 95e centile. Voici par exemple la longueur de la main des britan­niques mascu­lins :

  • 5e centile : 174 mm
  • 50e centile : 184 mm
  • 95e centile : 207 mm

Par choix, on consi­dère que les mesures en deçà du 5e et au-delà du 95e centile sont des extrêmes et peuvent être ignorés. Il reste seule­ment ces trois mesures à prendre en compte : est-ce que le télé­phone aura une bonne prise pour ces trois tailles de main ?

Quelle mesure choisir ?

Compliquons encore les choses : on a fait comme si seule la longueur de la main impor­tait, mais il y a d’autres mesures perti­nentes. La source dont j’ai tiré la longueur de la main fournit en fait six tailles :

Données anthropométriques d'individus « valides » en millimètres (Source)
DimensionGenre5e centile50e centile95e centile
Longueur de la mainMasc.173-175178-189205-209
Fém.159-160167-174189-191
Longueur de la paumeMasc.98107116
Fém.8997105
Longueur du pouceMasc.445158
Fém.404753
Largeur du pouceMasc.11-122326-27
Fém.10-1420-2124
Longueur de l'indexMasc.647279
Fém.606774
Largeur de la mainMasc.788795
Fém.697683-85

Ces mesures ne sont pas forcé­ment parfai­te­ment corré­lées entre elles. Pour sché­ma­tiser, des mains de buche­rons et de pianistes sont longues mais pas de la même manière. Résultat : même si le télé­phone couvre 95% des utili­sa­teurs selon une mesure, il peut en exclure d’autres selon d’autres mesures. Plus on ajoute de critères, plus on risque d’ex­clure de gens. C’est ce qui est arrivé aux chaises ergo­no­miques d’Herman-Miller. Dans un article passion­nant, ils expliquent qu’en croi­sant sept mesures, leur chaise pouvait être incon­for­table pour un tiers des personnes selon au moins une de ces mesures.

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EDIT : dans les années 50, l’armée améri­caine a décou­vert le même problème pour les cock­pits d’avions : « Out of 4,063 pilots, not a single airman fit within the average range on all 10 dimen­sions ».

Quel principe de conception ?

Il y a des tech­niques statis­tiques pour extraire les variables perti­nentes d’un ensemble de corré­la­tions, mais c’est hors de portée de cet article. Imaginons qu’une tech­nique de ce genre nous dise que retenir trois des six variables permette de couvrir du 6e au 97e. Ça ne nous dit pas toujours pas quoi faire. Il y a trois axes de concep­tion possibles :

Première solu­tion : décliner le produit en plusieurs tailles afin de couvrir la plus grande popu­la­tion possible. C’est la solu­tion retenue pour les chaises sus-citées (trois tailles) ou d’Apple pour leur montre (deux tailles).

Deuxième solu­tion : rendre le produit ajus­table, lors de l’ins­tal­la­tion ou de l’uti­li­sa­tion. Par exemple on peut changer la hauteur, l’avan­ce­ment… d’un siège de voiture. Ce serait compliqué pour un télé­phone, mais on peut citer le Galaxy Note 3, doté d’un mode assez curieux permet­tant réduire la surface utile de l’image d’un geste (cliquez pour arrêter l’ani­ma­tion) :

Un geste de va-et-vient réduit la taille de l'écran. (Source : Android Central)
Un geste de va-et-vient réduit la taille de l’écran. (Source : Android Central)

Enfin, on peut essayer de trouver une dimen­sion unique qui satis­fasse le maximum de monde. Par exemple on peut placer une borne inter­ac­tive à hauteur de bras d’une personne de petite taille, dans l’idée qu’il est plus facile pour une grande personne de se baisser que le contraire.

Et l’usage au fait

Il y a une dernière compli­ca­tion : au-delà des critères physiques, les usages d’un télé­phone sont variables, y compris pour une même personne.

D’abord, il y a plusieurs manières de tenir son appa­reil. Au minimum on peut distin­guer la prise à une main (une moitié des usages observés), la prise en berceau (plus de 15%) et la prise à deux mains (un petit tiers). Je tire ces chiffres de cette passion­nante présen­ta­tion de Cornelia Laros à Paris Web, qui contient bien d’autres données (portrait vs paysage, chan­ge­ments de prise en main, influence du contexte, etc.).

Prises en main du téléphone

Ensuite, les gens sont prêts à diffé­rents compromis selon des facteurs externes à l’objet lui-même. Citons :

  • Les conven­tions sociales. Selon l’époque et le groupe social, diffé­rents styles seront plus ou moins acceptés : « t’as l’air con avec ton ardoise contre l’oreille ».
  • Le type de tâche le plus fréquent. Un contexte d’uti­li­sa­tion avec une pres­sion tempo­relle forte et un haut facteur de distrac­tion (par exemple : véri­fier l’heure de son départ dans une gare) n’ap­pelle pas le même genre de télé­phone qu’un contexte de distrac­tion pépouze (type zapper sur Youtube dans son canapé).
  • Les appa­reils à dispo­si­tion. Par exemple, il y a dans l’Apple Watch la promesse d’avoir à sortir moins souvent son télé­phone de la poche et d’une complé­men­ta­rité entre les gros écrans des iPhone 6 et l’uti­li­sa­tion ponc­tuelle de la montre.
  • Les attentes des utili­sa­teurs. Je pense aux profils experts qui préfèrent un télé­phone tout simple, puis­qu’ils sont de toute façon plus à l’aise avec un ordi­na­teur de bureau pour la moindre tâche complexe.

Rétrospectivement, l’exemple de l’iPhone est inté­res­sant. Sur le seul critère de la prise en main, les premiers modèles étaient indé­nia­ble­ment supé­rieurs aux phablets d’Android. Du coup, bien des experts (et Steve Jobs lui-même) étaient persuadés qu’Apple n’avait aucune raison de sortir un plus gros iPhone. Le contraire a fini par se produire et s’on est aperçu qu’un grand écran c’était quand même bien pratique.

Conclusion : ne jamais raisonner sur un critère isolé. Tout est affaire de compromis, il faut juste trouver les bons.

Pour aller plus loin