科幻作家們都沒(méi)能想象到的觸摸屏，被科學(xué)家們搶先制造出來(lái)了。
很多人都沒(méi)有想到，在幾十年前，觸摸屏這種技術(shù)就算是在科幻世界內(nèi)都是天方夜譚。今天，它已經(jīng)成為了無(wú)處不在的日?？萍迹菏謾C(jī)、平板、柜員機(jī)、車(chē)站或者電影院里的售票機(jī)……在這些便利的背后，有著怎樣的發(fā)明故事呢？
最早的觸摸屏于1967年誕生于美國(guó)，這個(gè)發(fā)明恐怕是對(duì)科幻界的一個(gè)巨大嘲諷：就算是當(dāng)時(shí)最瘋狂的科幻作家，都想不到觸摸屏這種東西。紅遍全世界、以前沿科技著稱(chēng)的科幻連續(xù)劇《星球大戰(zhàn)》直到1987年才提到觸摸屏的概念，比現(xiàn)實(shí)的科學(xué)家們足足落后了20年。
現(xiàn)在我們熟知的觸摸屏（網(wǎng)絡(luò)圖）
1967年：第一塊觸摸屏誕生
人們普遍認(rèn)為，美國(guó)馬文鎮(zhèn)皇家雷達(dá)研究所的約翰遜（E.A. Johnson）是世界上第一個(gè)提出觸摸屏概念的人。1965年，這位普通的計(jì)算機(jī)研究員在《電子通報(bào)（Electronics— Letters）》雜志上發(fā)表了一篇簡(jiǎn)短的論文《觸摸面板：一種新的電腦輸入設(shè)備》，并在里面描述了自己對(duì)電容式觸摸屏的設(shè)想：屏幕的主體是一塊復(fù)合的玻璃屏，內(nèi)表面涂有一層名為ITO的金屬氧化物，四角有四個(gè)電極。當(dāng)手指頭觸碰到玻璃屏的時(shí)候，由于人體自帶的電場(chǎng)，會(huì)令手指頭和玻璃內(nèi)層的金屬層形成一個(gè)電容，從而“吸走”該位置的少量電流。這個(gè)“泄漏”的電流是從四個(gè)電極流出來(lái)的，而且理論上流經(jīng)不同電極的部分與手指頭到電極的距離成正比。通過(guò)控制器的精密計(jì)算，就可以準(zhǔn)確地得到手指頭的位置。
兩年后，約翰遜將這個(gè)設(shè)想變成了現(xiàn)實(shí)，制造出了人類(lèi)歷史上第一塊觸摸屏，并將這塊觸摸屏的照片和觸摸屏基本原理圖發(fā)表在了一本名為《工效學(xué)（Ergonomics）》的雜志上。這是一塊雖然笨重但很令人耳目一新的屏幕，在約翰遜的設(shè)計(jì)下，甚至有種魔術(shù)般的效果：無(wú)論手指頭點(diǎn)到哪里，屏幕就會(huì)在該處發(fā)出亮光。
約翰遜的觸摸屏（網(wǎng)絡(luò)圖）
當(dāng)然，約翰遜的這個(gè)發(fā)明也有著致命的缺點(diǎn)：首先，它只能計(jì)算一個(gè)手指頭的位置，如果屏幕上有多處接觸，控制器的計(jì)算就會(huì)變得混亂；另外，這塊屏幕對(duì)接觸的感應(yīng)是“非黑即白”的，它只記錄兩種信息：有接觸，或者沒(méi)有接觸。它不能感知接觸時(shí)的力度，輕輕掠過(guò)和重重按下對(duì)它來(lái)說(shuō)都是一樣的。
約翰遜的觸摸屏誕生后的第二年，歐洲核原子能研究所的幾位專(zhuān)家便向他提出了合作邀請(qǐng)——他們開(kāi)始一起研究一種用于空中指揮航空的新系統(tǒng)。由于這份工作并不需要觸摸屏有太多的功能，只要定位位置精確就可以了，所以剛剛提到的那些缺點(diǎn)可謂是瑕不掩瑜。綜上所述，約翰遜的電容觸摸屏本應(yīng)該大有作為，但“不幸”的是，就在不久之后，他的后來(lái)者開(kāi)發(fā)出了更加靈敏、更加智能的觸摸屏。于是，電容式觸摸屏還沒(méi)來(lái)得及吸引大眾的關(guān)注，便被后者耀眼的光芒掩蓋住了。最后，只有英國(guó)航空管理局向約翰遜伸出了橄欖枝——觸摸屏指揮系統(tǒng)從1973年開(kāi)始投入使用，一直工作到了90年代末。
1970年：電阻式觸摸屏誕生
我們剛剛說(shuō)了一大堆電容式觸摸屏的壞話，那后來(lái)者居上的是什么呢？答案就是電阻式觸摸屏。與約翰遜精心研究出來(lái)的電容式觸摸屏不同，它的誕生其實(shí)還是個(gè)意外呢！
電阻式觸摸屏的發(fā)明人是美國(guó)發(fā)明家塞繆爾·赫斯特博士（Dr. G. Samuel Hurst），他最初得到電阻式觸摸屏的靈感時(shí)，正帶著他的博士學(xué)生們拼命做著物理實(shí)驗(yàn)。后來(lái)他的母校、伯利爾學(xué)院是這樣描述那一個(gè)意外事件的：
“……當(dāng)時(shí)他們那個(gè)研究團(tuán)隊(duì)正在用范式加速器來(lái)研究原子物理。范式加速器是一種可以高速?lài)娚涑鰩щ娏Ｗ拥膬x器，為了檢測(cè)這些粒子，塞繆爾及帕克斯、斯圖爾特等博士生需要整晚蹲守在熒光屏前，記錄這些粒子擊打屏幕后發(fā)出亮光的位置。這些冗長(zhǎng)的記錄工作非常浪費(fèi)時(shí)間，于是塞繆爾想到了一個(gè)解決方法。他將一塊導(dǎo)電板豎在加速器前以收集噴射出來(lái)的帶電粒子，并利用導(dǎo)電板四周的電極記錄粒子位置的坐標(biāo)軸信息，這樣就既高效又準(zhǔn)確了，原本需要幾天的工作如今只需要幾小時(shí)就可以完成了?！?/p>
塞繆爾和現(xiàn)代的觸摸屏（網(wǎng)絡(luò)圖）
塞繆爾工作的肯塔基大學(xué)很希望他能將這個(gè)巧妙的設(shè)想作為專(zhuān)利申報(bào)，以防止被別人復(fù)制，但塞繆爾卻犯難了：這個(gè)方法雖然巧妙，但它的應(yīng)用范圍實(shí)在是太小了，只局限于物理實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，完全夠不上評(píng)選專(zhuān)利的標(biāo)準(zhǔn)。于是，塞繆爾開(kāi)始思考能否將這個(gè)方法推廣到別的用途上。
1970年，當(dāng)塞繆爾去到橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室工作時(shí)，他開(kāi)始利用下班的空閑時(shí)間研究這個(gè)事情。塞繆爾是一個(gè)擅長(zhǎng)團(tuán)隊(duì)合作的人，他知道自己一個(gè)人可能完成不了這項(xiàng)任務(wù)，于是邀請(qǐng)了九位在其他領(lǐng)域各有造詣的好友一起參與到這個(gè)目標(biāo)尚不明確的研究活動(dòng)中來(lái)。在他家的地下室里，十位好友開(kāi)始了研究，并將這個(gè)小團(tuán)隊(duì)叫做“Elographics”，意思是“電子制表（electronic graphnics）”。
很快，他們就想到了觸摸屏這個(gè)主意，并開(kāi)發(fā)出了電阻式觸摸屏：和約翰遜的電容式觸摸屏一樣，他們也用到了ITO這種金屬涂層，不同的是，他們將這層金屬涂在一張容易按壓的薄膜之后，當(dāng)用手指頭或別的什么東西觸碰它時(shí)，該位置的金屬涂層就會(huì)接觸到后面的導(dǎo)電板，帶來(lái)電流的通行。導(dǎo)電板上鋪設(shè)有縱橫排列的坐標(biāo)軸，它們可以記錄通行電流的位置。值得注意的是，這時(shí)候，這個(gè)觸摸屏其實(shí)說(shuō)不上是“屏幕”，因?yàn)樗揪筒伙@示東西。它的長(zhǎng)相是一塊白色的桌板，配備一塊觸摸用的塑料筆，看上去和今天的數(shù)繪板差不多（工作原理其實(shí)也是一樣的）。
電阻式觸摸屏（網(wǎng)絡(luò)圖）
大家可以發(fā)現(xiàn)，塞繆爾的觸摸屏原理和約翰遜大同小異，但它的優(yōu)勢(shì)在于，它不要求接觸物一定要自帶電流，一根木頭、一只塑料棍均可（電容式觸摸屏只能感應(yīng)到自帶電流的物體，比如手指頭）；同時(shí)，按壓位置的電流大小與按壓力度相關(guān)，當(dāng)按壓力度大的時(shí)候，導(dǎo)電板上多出來(lái)的電流就會(huì)變大，因此，它還能能夠承受并記錄不同力度的按壓，這就比約翰遜的觸摸屏靈活智能多了。
70年代：觸摸屏的推廣
1971年，這十位伙伴申請(qǐng)了電阻式觸摸屏的專(zhuān)利并合作創(chuàng)立了“電子制表（Elographnics）”公司，并開(kāi)始利用下班時(shí)間及周末制造觸摸屏。他們分工明確，是一個(gè)很好的手工作坊：有些人負(fù)責(zé)制造傳感器，有些人負(fù)責(zé)計(jì)算器編程，有些人負(fù)責(zé)制造導(dǎo)電板，最終在塞繆爾的家里將這些部件手工裝拼在一起。從5月到12月，這群科學(xué)家們加班加點(diǎn)制造出了25臺(tái)成品觸摸屏，并將它們命名為“E-100”。
從一開(kāi)始，這些科學(xué)家們就信心滿(mǎn)滿(mǎn)，因?yàn)樗麄冎烙|摸屏的用途會(huì)有多廣：只要經(jīng)過(guò)特殊的設(shè)計(jì)和編程，除了實(shí)驗(yàn)部門(mén)、研究機(jī)構(gòu)外，工廠的質(zhì)控及生產(chǎn)部門(mén)也都能用得上。1971年8月15日，他們以995美元的價(jià)格賣(mài)出了第一臺(tái)觸摸屏，顧客是麻省的科技研究所。1973年，“電子制表”公司榮獲當(dāng)年的“百大科技產(chǎn)品”稱(chēng)號(hào)，之后，生意就開(kāi)始滾滾而來(lái)。
1973年，塞繆爾（左）作為公司代表領(lǐng)獎(jiǎng)（網(wǎng)絡(luò)圖）
隨著觸摸屏逐漸紅火起來(lái)，“電子制表”公司擁有了專(zhuān)門(mén)的辦公場(chǎng)地，開(kāi)始改進(jìn)并大量生產(chǎn)觸摸屏，還開(kāi)始雇傭?qū)I(yè)的經(jīng)理和營(yíng)銷(xiāo)人員，將研究以外的事務(wù)都交給了他們。公司的第一批雇員里，有一位名為泰德·威爾瑪（Ted Wilmart）的銷(xiāo)售代表更是舌燦蓮花，他一下子就以8000美元一部的價(jià)格，賣(mài)了60部觸摸屏給一家地毯公司，說(shuō)服他們用觸摸屏來(lái)測(cè)算地毯上污漬的大小。具體的操作方法很簡(jiǎn)單：將地毯放在觸摸屏上，用塑料筆描繪沿著污漬的邊緣描繪一次，計(jì)算器經(jīng)過(guò)計(jì)算就可以得到污漬這個(gè)不規(guī)則圖形的面積。這是1964年鼠標(biāo)誕生之后最大的一次計(jì)算機(jī)輸入技術(shù)突破，普通人也可以用簡(jiǎn)單的方法來(lái)操作電腦、處理數(shù)據(jù)了。
正在使用的一臺(tái)E-100觸摸屏（網(wǎng)絡(luò)圖）
感謝發(fā)明家們和推銷(xiāo)員們不懈的努力，實(shí)用的觸摸屏很快就被推廣到更多的領(lǐng)域，隨之而來(lái)的是人們對(duì)觸摸屏技術(shù)升級(jí)的熱烈渴望。1982年，有人在觸摸屏背后多裝了一個(gè)攝像頭，用來(lái)探測(cè)觸摸屏幕的手指頭有多少個(gè)，經(jīng)過(guò)更加復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，多點(diǎn)觸控技術(shù)就橫空出世了！1993年，IBM公司首次生產(chǎn)出了世界上第一臺(tái)配備有觸摸屏的電話——“IBM西蒙（IBM Simon）”，當(dāng)然，它的長(zhǎng)相在今日看來(lái)，實(shí)在是讓人不敢恭維。然而，經(jīng)過(guò)二十多年技術(shù)的迅猛發(fā)展，今天，我們已經(jīng)熟悉了人手一臺(tái)多點(diǎn)觸控手機(jī)的生活。這在過(guò)去，可是連科幻作家都想象不到的事情呢！
1993年第一部配備觸摸屏的電話（網(wǎng)絡(luò)圖）
觸摸屏誕生以來(lái)的短短幾十年，就顛覆了過(guò)去人類(lèi)對(duì)未來(lái)的想象。未來(lái)，它會(huì)有怎么樣的變化呢？目前科學(xué)家們的設(shè)想很容易概括：更大、更輕、更軟?；蛟S有一天，我們能將觸摸屏替換成可折疊的新材料，將它輕松地放進(jìn)口袋；又或許，生物學(xué)家們能夠先行一步，將觸摸屏植入皮下，讓我們以后更能“手隨心動(dòng)”；甚至有可能，觸摸屏再次超越了我們的預(yù)想，進(jìn)化出更加不可思議的功能，今天的我們，只能拭目以待了！
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