Dai primi dispositivi touch-screen alle moderne Lavagne Interattive Multimediali

UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI PALERMO
FACOLTA’ DI INGEGNERIA
CORSO DI LAUREA MAGISTRALE IN INFORMATICA
A.A. 2010 / 2011
di Massimo Tutone
Docente della materia:
Prof. Filippo Sorbello

INDICE DEGLI ARGOMENTI
1 Gli albori dei sistemi touch 4
1.1 Il meccanismo della tastiera 5
2 Il sistema educativo Plato 7
2.1 Plato IV touch-screen terminal 8
3 Il primo dispositivo touch-screen con tecnologia resistiva 10
4 Il primo schermo touch con tecnologia capacitiva al CERN 13
5 La tecnologia a superficie capacitiva brevettata da 3M 18
6 Tactile array sensor for robotics 19
7 Flexible machine interface 19
8 Soft Machines 20
9 L’HP-150 – il primo PC con tecnologia touch-screen 20
10 Il primo schermo multi-touch 21
11 Il Sensor Frame 22
12 Bi-manual input 23
13 La liveboard – pen based interactive display 24
14 Il FineTouch 27
15 L’IBM Simon 28
16 Multi-touch tablets – Le tavolette grafiche 29
17 Il Newton MessagePAD della Apple 30
18 Il Palm Pilot 1000 33
19 Zytouch: projected capacitive touch-screen 35
20 Il sistema Multi-Touch SmartSkin della Sony 37
21 Differenti tipi di tecnologie touch-screen a confronto 40
22 Smart Technologies (Storia e primi dispositivi) 42
23 Lo Sviluppo delle LIM – Situazione italiana 45
24 Le lavagne interattive multimediali più distribuite nel territorio italiano 47
24.1 SmartBoard 47
24.2 eInstruction Interwrite 48
24.3 Hitachi Starboard 50

25 Una LIM atipica: il modello della Ebeam 50
26 Le LIM a confronto 52
27 Alcune applicazioni della LIM 57
28 La LIM a basso costo - L’ideatore e le sperimentazioni in Italia (progetto Wiidea) 59
29 Cenni sugli sviluppi del sistema touch in altri ambiti e futuri progetti 61
29.1 La tecnologia touch introdotta in ambito ludico – Il dispositivo Nintendo DS 61
29.2 Apple iPhone 62
29.3 Microsoft Surface 64
29.4 Apple iPad 66
29.5 RearType 69
29.6 Apple Black Hole 70
30 Bibliografia 71
31 Sitografia 71
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1- Gli Albori dei sistemi touch
La storia dei dispositivi di controllo sensibili al tocco (touch-sensitive control devices) nasce prima del
loro uso nei personal computer. Il loro primo impiego, infatti è relativo alle tastiere, ed in particolare
nei sintetizzatori e nei strumenti musicali in cui era necessario controllare il suono e la musica
prodotta.
L’introduzione della prima tecnologia che era in grado di rilevare elettricamente la pressione su una
superficie si deve ad Hugh Le Caine (1914-1977), un fisico canadese, compositore e costruttore di
strumenti musicali, che sviluppò uno strumento definito il “Touch Sensitive Organ” tra il 1952 ed il
1954 nel suo studio di casa. Egli presentò il prototipo al National Research Council lab nel 1954 e da
questa data ebbero luogo importanti sviluppi del progetto.
Il prototipo del “Touch Sensitive Organ” in una raffigurazione del 1954
Il “Touch Sensitive Organ” era costruito “apparentemente” così come tutti gli organi tradizionali. I
timbri erano tutti preimpostati e si attivavano nello stesso modo degli organi tradizionali.
I tasti, a differenza di quelli di un pianoforte tradizionale, erano azionati da interruttori che
permettevano o non permettevano l’emissione delle note. Non c’era alcun controllo del volume,
almeno nella prima versione.
Successivamente, Le Caine sviluppò un sistema per cui era possibile variare e controllare il volume
agendo sulla pressione dei tasti. Ogni tasto aveva così un volume indipendente e si erano così espanse
le potenzialità dell’organo elettronico.

In più, Le Caine, sviluppo una tecnica per eliminare il rumore del “click” che veniva generato
dall’attacco delle note sugli organi elettronici.
Hugh Le Caine – Sulla destra si vede un pannello con numerose valvole. Alla sinistra l’oscilloscopio che mostra le forme
d’onda generate dallo strumento al fine di poterle esaminare.
1.1 - Il meccanismo della tastiera
Al di sotto di ogni tasto erano presenti cinque elettrodi, ciascuno era collegato ad un generatore di
suoni. Il risultato di tali collegamenti era un gran casino di fili .
I tasti erano montati su delle
molle per fornire una certa
resistenza all’esecutore.
Quando un tasto veniva
pressato, l’elettrodo collegato
nella parte bassa di ogni tasto
entrava in contatto con quello
fisso al di sotto della tastiera
così da incrementare la
corrente trasferita e il volume
del suono. Variando la pressione dei tasti, Le Caine poteva controllare sia il volume di una nota che il
suo attacco, graduale o progressivo.
Le Caine usava la “touch sensitivity” sia per dare risalto ad una linea melodica che per accentuare una
struttura ritmica.
5

Il “Touch Sensitive Organ” aveva 99
generatori, uno per ogni nota della tastiera
e tutti potevano suonare
contemporaneamente. Le Caine suonò lo
strumento con l’apporto di un pedale e
con un dispositivo che poteva variare il
pitch per procurare il suono vibrato e
glissato.
L’ultimo modello del “Touch Sensitive
Organ”, costruito nel 1956, fu realizzato
per inglobare le nuove tecniche compositive sviluppate pianisti dell’epoca. Nello stesso periodo il
nome "Touch Sensitive Organ" fu sostituito da “Touch Sensitive Keyboard”. Nel 1956 la Baldwin
Organ Company ne acquisto i diritti e nello anno cessò lo sviluppo dello strumento.
Touch Sensitive Organ - Schema di funzionamento
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2 - Il sistema educativo PLATO
PLATO era un sistema educativo informatico partito negli USA nel 1960 da cui sono poi scaturiti
molti dei concetti e delle tecnologie dell'informatica odierna: dalle chat (1974) e instant-messaging
(1973), ai giochi multiplayer (1974), dai monitor al plasma al touch-screen (1964). Il governo
statunitense, in eterna fase competitiva con le eccellenze formative sovietiche, si preoccupava di
colmare il gap educativo e di garantire alle nuove generazioni postbelliche un'istruzione adeguata.
Decise quindi di usare la tecnologia stessa per assistere la fase di apprendimento in quello che
potremmo definire l'antenato dell'e-learning.
Nella fattispecie il PLATO fu prima implementato nel computer ILLIAC dell'Università dell'Illinois,
e dal 1976, anno in cui diventa un progetto commerciale, reso accessibile dall'azienda madre CDC a
istituti di medie superiori, militari e altre strutture didattiche in dozzine di città sparse su tutto il
globo grazie a potenti mainframe collegati a terminali. "Per quasi dieci anni, c'erano più utenti
PLATO che di Arpanet, il precursore di Internet" ama ricordare Brian Dear, curatore del suo
principale sito celebrativo.
Proprio la necessità di impartire corsi ad allievi che non
fossero stoici studenti d'ingegneria stimolò la necessità di
un approccio meno ostico, i terminali furono dotati nei
primi anni '70 di schermi ad altissima risoluzione
(512x512 pixel) capaci di grafica vettoriale nativa, di
periferiche in grado di generare sonoro (un sintetizzatore a
quattro canali audio e uno vocale) e nel complesso si ebbe
una tutt'altro che rudimentale multimedialità, pura
fantascienza per l'epoca.
Le lezioni era possibile riprogrammarle in loco grazie al linguaggio dedicato di questa piattaforma, il
TUTOR, tutto sommato molto abbordabile anche dai
novizi. La generosa potenza di calcolo, il fenomenale
comparto audiovisivo, la facilità di sviluppo e soprattutto la
fruibilità estesa anche ai comuni mortali diedero vita a una
serie di applicativi anticipatori dei servizi web attuali
(newsgroups, IM, chat ecc), e a dei giochi spettacolari in 2D
e 3D (antenati di Microsoft Flight Simulator, Doom – I
primi giochi multiplayer). Non a caso sul PLATO si sono
svezzati nomi del calibro di Ray Ozzie (Lotus Notes, oggi a
Microsoft) e Phil McKinney (vicepresidente e CTO alla HP).
La disponibilità di home computer a inizio anni '80 pareva volesse togliere al PLATO lo scettro
dell'alfabetizzazione digitale delle masse, la casa produttrice cercò quindi di sfruttare la situazione a

suo vantaggio mettendoli in condizioni di fungere da terminale remoto tramite modem e un porting
del software di comunicazione su TI99/4A, Atari ad 8 bit, TRS-80 e IBM-PC. Purtroppo per la CDC
le cose non andarono per il verso giusto: anche volendo soprassedere sulle difficoltà legate alla
risoluzione troppo ridotta dei monitor casalinghi, la tariffa di 50 dollari l'ora per la connessione al
mainframe centrale (da sommarsi alle già non troppo amichevoli bollette telefoniche) rendeva
proibitivo l'uso hobbistico, e la succulenta offerta Homelink che la ridimensionava ad un ben più
ragionevole 5 dollari per 60 minuti arrivò troppo tardi.
Scomparso dalla vita quotidiana, PLATO sopravvisse in ambito
accademico e nelle reti interne di grandi aziende molto caute nelle
migrazioni brutali ad altri sistemi fino al 2006, quando l'ultimo
modello su cui era installato fu spento. La memoria di chi sia stato
così fortunato da provarlo invece rivive grazie a Cyber1
(http://www.cyber1.org/), un emulatore online, e al libro "The
friendly orange glow".
2.1 - Il PLATO IV – Touch-screen terminal
Il modello di terminale PLATO che impiegava la tecnologia touch era il modello IV (1972).
Era costituito da un “Bitzer's orange plasma display”, una
tecnologia che incorporava sia memoria che grafica
bitmap in un solo display. Includeva anche una elevata
capacità di disegno vettoriale alla velocità di 1260 baud,
renderizzava 60 linee o 180 caratteri al secondo. Era
costituito da una matrice bitmap di 512x512, con il
disegno sia dei caratteri che vettoriale effettuato da logica
cablata.
Il display del PLATO IV comprendeva un pannello touch all’infrarosso attraverso una griglia 16x16
posta sul display. Questa caratteristica permetteva agli studenti di rispondere alle domande
semplicemente premendo la superficie dello schermo.
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Plato IV – Uno studente opera davanti al terminale
Terminale studente - Plato
9

3 - Il primo dispositivo touch-screen con tecnologia resistiva
Nel 1971, fu sviluppato il primo sensore Touch dal dott. Sam Hurst (fondatore di Elographics)
mentre egli era in congedo dal Oak Ridge National Laboratory perché aveva avuto un incarico di
docenza biennale in fisica presso l'Università del
Kentucky. Questo sensore chiamato "Elograph" fu
brevettato dall'Università del Kentucky Research
Foundation. L’"Elograph" non era trasparente come i
moderni gli schermi tattili, tuttavia, fu un'importante
pietra miliare della tecnologia touch-screen. (nella foto
di fianco il Dr. G. S. Sam Hurst a sinistra).
Esso serviva per acquisire dei dati da grafici (Graphical
Data Digitizers) per applicazioni di ricerca ed
industriali. Il prodotto era realizzato nei locali di una
abitazione e precisamente in tre locali scantinati
diversi: uno per i sensori, uno per l'elettronica e uno
per i contenitori mentre la camera da letto veniva utilizzata come ufficio. Le parti del prodotto
venivano prodotte nei scantinati di notte e nei fine settimana venivano portate a Four Oaks dove
venivano montate e spedite. Solo nel 1972 tutto fu trasferito presso a Four Oak. Nel 1974, il primo
vero schermo touch con tecnologia resistiva contenente una serie di sensori sulla superficie curva
dello schermo venne alla scena sviluppato da Sam Hurst e la Elographics (curved glass sensor
chiamato touch-screen ed attivato dal touch). Alla ricerca di un metodo per l’inserimento diretto di
punti in un grafico, Hurst creò il primo schermo vero schermo trasparente sensibile al tocco
(Accutouch) con tecnologia resistiva (resistive transparent touch-screen) in cui due finissimi strati di
materiale conduttivo creano un circuito quando una forza impressa su di loro li pone in contatto.
Disegni del progetto del primo Accutouch
Elograph–Electronic Graphing Device (walnut cabinet)

Resistive transparent touch-screen
Nel 1977, Elographics sviluppò e brevettò la tecnologia 5-wire, la tecnologia touch-screen più
popolare in uso oggi. Il 24 febbraio, 1994, la società ufficialmente cambiò il suo nome da Elographics
a Elo TouchSystems.
La tecnologia 5-wire consiste in un vetro o in un pannello acrilico
rivestito da strati elettrici resistivi e conduttivi. Gli strati finissimi
sono separati da invisibili punti dielettrici. Una corrente elettrica si
muove attraverso lo schermo e quando viene applicata una
pressione allo schermo, gli strati venendo a contatto, causano un
cambiamento elettrico della corrente che quindi generato l’evento
dovuto al tocco. Sebbene la trasparenza è minore rispetto le altre tipologie di tecnologie touch, gli
schermi con tecnologia resistiva sono molto duraturi nel tempo e possono essere impiegati in una
varietà di situazioni.
Vantaggi
• Alta risoluzione al tocco
• Sensibilità alla pressione, funziona con ogni tipologia di pennino
• Non risente da disturbi dovuti a polvere, sporcizia, acqua e luce
• Tecnologia touch-screen economica
Svantaggi
• 75% di chiarezza/trasparenza
• Gli strati resistivi possono essere danneggiati da oggetti appuntiti (aghi e similari)
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Le tecnologie a confronto
Technology
4-Wire
Resistive
Surface Acoustic
Wave
5-Wire
Resistive
Infrared
Capacitive
Durability 3 year 5 Year 5 Year 5 Year 2 Year
Stability High Higher High High Ok
Transparency Bad Good Bad Good Ok
Installation
Builtin/Onwalin/Onwall
Built-
Built-in/Onwall
Onwall Built-in
Touch Anything Finger/Pen Anything Finger/Pen Conductive
Intense lightresistant
Good Good Good Bad Bad
Response time

4 - Il primo schermo touch con tecnologia capacitiva al CERN
Nel 1976 la gestione dei comandi del nuovo grande acceleratore SPS (Super Proton Synchrotron
accelerator) portò all’invenzione di quello che fu probabilmente il precursore dei schermi sui più
recenti cellulari: il primo touch-screen di tipo capacitivo al mondo.
La stanza di controllo dell’SPS nel 1977. Ted Wilson e Rae Stiening sono alla consolle con i touch screens;
Bent Stumpe e George Shering sono dietro.
Bisognava trovare un sistema intelligente basato su minicomputer che andava a sostituire le migliaia
di pulsanti, interruttori e oscilloscopi che un sistema di controllo convenzionale avrebbe richiesto per
gestire una macchina grande come l'SPS.
Una veduta della stanza di controllo del PS nel1974, sono visibili le unità con manopole, pulsanti e oscilloscopi
Un essere umano ha solo due mani, ma se i dispositivi di controllo sono costruiti per eseguire le
operazioni velocemente allora con un solo pulsante (pulsante Master) si potrebbe avviare il controllo
di numerosi parametri e dispositivi. Ad esempio monitorare e controllare sottosistemi
dell’acceleratore, nonché scegliere tra centinaia di segnali analogici quelli da visualizzare sul display in
qualsiasi momento. Il minicomputer creato da Norsk Data sembrava, in quegli anni, essere
abbastanza potente per un tale sistema.

Frank Beck, che sarebbe diventato capo del Controllo Centrale del SPS, era a conoscenza delle
possibilità offerte dalla tecnologia esistente touch-screen in cui un pannello di pulsanti con delle
etichette scritte dal computer e con il solo tocco umano permetteva il controllo di diversi aspetti del
sistema. L’operatore infatti per scelte successive poteva accedere facilmente a una vasta gamma di
controlli usando solo pochi bottoni.
The prototype capacitor of a “touch button” developed at CERN in 1972.
Era chiaro che l'unico modo pratico per creare questi pulsanti con etichette variabili dal computer era
in quel momento possibile utilizzando uno schermo con tubo a raggi catodici (CRT). La domanda
che ci si poneva era allora, come il computer sarebbe stato in grado di rilevare quale pulsante è stato
selezionato. Le tecniche sviluppate a quei tempi come l’impiego di un dispositivo basato su onde
acustiche, anche se funzionante, non era adatto al sistema di controllo SPS. Bisognava trovare una
soluzione migliore.
In una nota manoscritta datata 11 marzo 1972, Stumpe presentò una soluzione basata sull’impiego di
un schermo touch di tipo capacitivo nel quale erano presenti un numero prefissato di pulsanti
programmabili. Meccanicamente era estremamente semplice. Lo schermo era composto da un gruppo
di condensatori incisi in una pellicola di rame su una lastra di vetro. Ogni condensatore era costruito
in modo tale al contatto di un conduttore a superficie piana, come ad esempio la superficie di un
dito, ne avrebbe aumentato la capacità di un importo significativo. I condensatori erano costituiti da
linee sottili (80 micron) incise nel rame su una lastra di vetro e sufficientemente distanti (80 micron)
da essere invisibili (CERN Courier aprile 1974 P117). Nel dispositivo finale, un rivestimento
costituito da della lacca impediva alle dita di toccare i condensatori.
Stumpe fu subito reclutato nel gruppo di controllo per sviluppare l'hardware necessario e il primo
condensatore che dimostrò che l'idea funzionava fù prodotto al CERN nel 1973. Chick Nichols fu in
grado di applicare tale tecnica su un foglio di Mylar trasparente e realizzare il primo dispositivo
funzionante. Fù così realizzato il primo prototipo di schermo in vetro con nove pulsanti a
sfioramento.
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La dimensione delle linee sottili dei condensatori imponeva di usare molta cura nella costruzione, ma
questo era possibile grazie alle tecniche normalmente utilizzate per fare circuiti stampati. Il valore
della capacità di ciascun pulsante era di circa 200 pF, che aumentava di circa il 10% quando si
avvicinava un dito. Il metodo scelto per rilevare la variazione di capacità era quello di utilizzare un
circuito oscillatore ad aggancio di fase, che era da poco diventato disponibile come un unico chip in
circuiti integrati. Un circuito agiva come un oscillatore di riferimento, mentre ogni tasto aveva un
circuito simile. L'oscillatore collegato a un pulsante ne bloccava la frequenza a quella dell'oscillatore di
riferimento (120 kHz), in questo modo un cambiamento nella capacità modificare la fase, ma non la
frequenza. Il cambiamento di fase veniva convertito in un cambiamento di tensione, che indicava che
il pulsante era stato toccato. Il circuito era molto immune sia al rumore che ai transitori.
Il Touch Terminal
Non appena fu chiaro che il sistema era in grado di riconoscere con successo quale dei nove tasti
veniva toccato, Beck mostrò il prototipo ai responsabili del progetto SPS.
Il passo successivo fù lo sviluppo di un touch-screen più pratico con 16 pulsanti. La nuova centrale di
comando però SPS richiedeva diversi dispositivi e fu così coinvolta l'industria. Per la produzione del
touch-screen si procedeva in collaborazione con una società danese, Ferroperm che portò allo
sviluppo di uno schermo di vetro robusto, con riflessi di superficie ridotta. Nello stesso tempo,
un'altra società danese, NESELCO, fu coinvolta nella produzione dei moduli elettronici necessari per
guidare il touch-screen.
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I controlli presenti sullo schermo
Quando l'SPS fu avviato nel 1976 la sua sala di controllo fu attrezzata con schermi touch.
Probabilmente questa fu la prima applicazione del touch-screen capacitivo nel mondo. Alcuni di
questi schermi continuarono a funzionare fino a quando il nuovo centro di controllo del CERN ne
assunse la gestione nel 2006 - una vita di 30 anni.
Nel 1977 il CERN dimostrò le potenzialità del nuovo touch-screen per il controllo industriale nella
famosa Fiera di Hannover. Nella sala per le nuove invenzioni industriali, il CERN presentò il
"Drinkomat". Il sistema costruito da Alain Guiard, attraverso scelte multiple su un touch-screen,
permetteva alle persone di mescolare bevande e seguire il processo visivo, e fu precursore della
macchine che entrarono nelle caffetterie del CERN quasi 30 anni dopo.
Transparent touch screen
Dal 1977 il touch-screen capacitivo era già disponibile in commercio per essere venduto ad altri
utenti. La sua diffusione fu a livello mondiale: JET e il Laboratorio Rutherford nel Regno Unito,
KEK, Mitsubishi e la società TOYO in Giappone, il Rigshospitalet in Danimarca e l'Hahn-Meitner
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Institute in Germania furono solo alcuni degli acquirenti. Nel 1980 NESELCO commercializzò il
primo computer commerciale touch-screen al mondo. Al CERN il terminale Touch fu utilizzato per il
controllo dell'accumulatore dell’Antiprotone e successivamente la scoperta dei bosoni W e Z portò
l’attribuzione del premio Nobel a Carlo Rubbia e Simon Van Der Meer.
La scheda dei circuiti
Il touch-screen originale aveva solo 16 “bottoni" fissi associati ad aree distinte dello schermo, ma già
nel 1978 era evidente che una versione più dinamica sull’individuazione di aree dello schermo
avrebbe avuto molti più vantaggi. Stumpe ampliò la sua idea originale per creare un touch-screen X-Y,
in cui l'idea era quella di percepire la posizione toccata attraverso due strati di condensatori
corrispondenti alle coordinate X e Y. A seguito dei lavori sul prototipo presso il CERN, lo sviluppo
iniziò con NESELCO e con l'Università di Aarhus, sostenuto dai fondi di sviluppo statale danese. Lo
schermo X-Y coinvolse nuove tecniche di metallizzazione su vari substrati, che divenne oggetto di
diritti di brevetto. Poiché il CERN richiedeva che tutte le invenzione venissero pubblicate, a Stumpe
fu chiesto di firmare un accordo di riservatezza, a cui si rifiutò. Questo fu la fine dello sviluppo del
touch-screen presso il CERN. Il nuovo CERN Control Centre (CCC), che sovrintende al controllo di
tutto il complesso degli acceleratori del CERN, tra cui il PS, SPS e ora LHC, non ha touch-screen.
Oggi l'uso del mouse è onnipresente come dispositivo di puntamento e fornisce lo stesso tipo di
controllo computerizzato. Nel 1972, quando il touch-screen fu stato sviluppato al CERN per il
controllo dell’SPS, la situazione era diversa: nulla era disponibile in commercio e ogni dispositivo di
controllo doveva essere inventati, compreso il display a colori.
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5 - La tecnologia a superficie capacitiva (brevettata da 3m)
Ma il modello touch del CERN non era trasparente. Nel 1979, 3M brevettò la prima interfaccia
touch con tecnologia capacitiva.
La tecnologia proprietaria Microtouch ClearTek di tipo capacitivo, rispetto alla resistiva, permette
maggiore durata, affidabilità nel tempo e maggiori performance ottiche mantenendo quindi,
pressoché inalterata, la luminosità nativa del display. Tale tecnologia capacitiva è utilizzata nei
chioschi, nei punti cassa, reception, nei punti di accesso al pubblico, nelle biglietterie automatizzate
etc.
Questi sono i prodotti e le tecnologie touch-screen attualmente disponibili:
• Tecnologia touch-screen capacitiva proiettata 3M
o Capacità multi touch
• Tecnologia touch-screen a superficie capacitiva 3M
o Per schermi da 144,78mm a 812,80mm (5.7” to
32”)(diagonale)
o Vetro di 3,2mm e 7,6mm (laminato)
o Superficie con rivestimento duro antigraffio 3M
ClearTek
o Opzioni multiple di controller
o Opzione stilo
o Opzione feedback tattile
o Opzione privacy
• Tecnologia touch-screen DST (a segnale dispersivo) 3M
o Per schermi da 812.80mm a 1168,40mm (da 32” a 46”)(diagonale)
o Ideale per applicazioni di segnaletica digitale
• Schermi 3M MicroTouch
o Schermi e monitor touch-screen desktop da 15” e 17”
o Schermi e monitor touch-screen chassis da 15” e 17” con opzione di cornice multipla
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6 - Tactile Array Sensor for Robotics
Nel 1981 fu introdotto un nuovo sensore di tipo tattile nelle applicazioni robotiche. Il sensore era
costituito da una matrice composta da dipoli magnetici (in un mezzo elastico) la cui posizione e
l'orientamento venivano rilevati da sensori magneto-resistivi. Si dimostrò che, a differenza dei sensori
tattili esistenti, questo dispositivo era sensibile alla torsione (coppia), nonché alle forze normali e
tangenziali.
Caratteristiche:
• Sensore multi-touch per la robotica progettato per consentire il rilevamento di forme,
orientamento, ecc;
• Consisteva in una matrice 8 x 8 di sensori in un pad da 4
pollici x 4.
L’uso è stato descritto nel volume: Wolfeld, Jeffrey A. (1981). Real
Time Control of a Robot Tactile Sensor. MSc Thesis. Philadelphia:
Moore School of Electrical Engineering.
La figura a destra mostra nello schermo di un computer l'impressione
tattile di un oggetto rotondo posto sul sensore, mostrato in primo
piano.
A Rebman nel 1985 per questo lavoro fu rilasciato un brevetto
statunitense (4.521.685).
7 - Flexible Machine Interface
Nel 1982, Nimish Mehta presso l'Università di Toronto per la sua tesi di laurea, sviluppò quello che
potrebbe essere definito il primo sistema multi-touch per l'input umano ad un sistema informatico, il
“Flexible Machine Interface”.
I sistemi di Multi-touch consentono agli utenti la pressione di più punti alla volta sulla superficie
dello schermo, così da permettere di usare entrambe le mani per manipolare gli oggetti raffigurati
sullo schermo o di toccare due o più punti sullo schermo contemporaneamente.
Il Flexible Machine Interface combinava la pressione del dito con l'elaborazione di immagini semplici
per creare dei semplici disegni e altre manipolazioni grafiche.
Il sistema era costituito da un pannello di vetro smerigliato le cui proprietà ottiche locali erano tali
che se osservate da una macchina fotografica appariva una macchia nera se vi fosse stata la pressione
del dito sulla superficie (la cui dimensione dipendeva dalla pressione del dito stesso) o altrimenti lo
sfondo sarebbe rimasto bianco. Questa semplice modalità di elaborazione delle immagini permetteva
il disegno di immagini ecc attraverso il multi-touch.
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8 - Soft Machines
Il primo documento presente nella letteratura delle interfacce utente che tenta di fornire una
discussione approfondita sulle proprietà delle interfacce touch-screen (“soft machines”) è quello di
Nakatani, L. H. & Rohrlich, John A. (1983). Soft Machines: A Philosophy of User-Computer
Interface Design. Proceedings of the ACM Conference on Human Factors in Computing Systems
(CHI’83), 12-15.
9 - L’HP-150 – Il Primo PC con tecnologia touch-screen
L'HP-150 è stato uno dei primi personal computer con touch-screen messi in commercio. Lanciato
nel novembre 1983 da Hewlett-Packard, si basava su un
processore Intel 8088 a 8 MHz (più veloce di quelli a 4.77
MHz messi in commercio in quel periodo da IBM). La
memoria fissa poteva essere aumentata con delle schede
aggiuntive fino a 640 kB.
L’HP 150 era una macchina MS-DOS ma non IBM
compatibile, per molti versi rivoluzionaria. Innanzitutto lo
schermo: un normale Sony da 9”, accompagnato da una serie
di sensori infrarossi in grado di individuare oltre 900
posizioni, il che forniva una delle prime applicazioni sul
mercato del concetto di touch-screen.
Poi la scelta del floppy: il sistema HP-150, per primo nel
mercato USA, offriva il formato da 3.5”, di capacità
lievemente inferiore agli omologhi da 5.25” (270kb contro 360), ma ben più resistenti – grazie alla
scocca rigida e alla protezione completa della parte magnetica oltre che compatti.
Piuttosto eccezionale anche la CPU che equipaggiava la macchina: un Intel 8088 dalla frequenza di
ben 8 Mhz, contro i 4.77 della maggioranza degli omologhi allora in circolazione, limitato però
dall’impossibilità di inserire sulla scheda madre il coprocessore matematico 8087.
Merita una menzione anche il layout della macchina: la scheda madre era infatti adiacente al tubo
catodico mentre la parte separata era occupata dalle sole unità di memorizzazione di massa: il citato
lettore floppy, disponibile anche in versione doppia, un hard disk o una soluzione ibrida FD+HD.
Nell’unità centrale era tra l’altro possibile inserire una piccola stampante termica, alimentata con i
classici fax-roll di qualche lustro fa.
Il sistema era molto ben ingegnerizzato, consentendo il disassemblaggio completo senza l’ausilio di
cacciavite, ed offriva una risoluzione di 512×384 punti, ossia 4:3 spaccati.
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Dal punto di vista software, il sistema utilizzava una versione personalizzata di MS-DOS 2.11 integrata
con un PAM (personal application manager), dotato di una shell capace di sfruttare il touch-screen.
Il sistema touch era tra l’altro supportato anche da BIOS, consentendo all’HP-150 di funzionare
anche come terminale, mantenendo la peculiarità della sua interfaccia.
Come tutti i prodotti troppo rivoluzionari, complice l’incompatibilità con lo standard IBM e un
prezzo piuttosto elevato, HP-150 fu presto messo da parte per far spazio alla serie Vectra.
Depliant pubblicitario dell’HP 150
10 - Il primo schermo Multi-Touch
Il primo multi-touch screen (e non touch panel) risale al 1984. Fù sviluppato da Bob Boie presso i
laboratori della Bell Labs (Murray Hill NJ). Era costituito da una fila trasparente di sensori sensibili al
tocco con tecnologia capacitiva (transparent capacitive array of touch sensors) applicati su un CRT.
La superficie capacitiva era una superficie conduttiva con un voltaggio applicato sopra di essa. Il
corpo umano con la sua naturale capacità elettrica, causava
un aumento della carica elettrica quando toccava la
superficie dello schermo e la posizione del disturbo del
campo potevano essere determinati facilmente (posizione e
angolo). Nondimeno, a dispetto della tecnologia realizzata,
per Bell Labs fu difficile trovare un mercato pronto per il
multi-touch. Si potevano manipolare oggetti grafici con le
21

dita con un eccellente tempo di risposta. Poiché si utilizzava una tecnologia capacitiva piuttosto che
ottica, il sistema risultava più fluido e più semplice dei sistemi basati sull’impiego di una videocamera.
Nello stesso periodo c’era anche un altra tecnica impiegata per il multi-touch. Questa consisteva
nell’impiego di tecnologia ottica e fu sviluppata da Leonard Kasday sempre presso i Bell Labs.
Il gesto a pizzicotto per ingrandire, scalare, muovere gli oggetti fu inventato da Myron Krueger sempre
nel 1984. Questa invenzione fu sviluppata nello stesso anno (1984) in cui il primo computer
Macintosh computer fu prodotto.
11 - Il Sensor Frame
Questo dispositivo fu sviluppato da Paul McAvinney e descritto nell’articolo del 1986:
“McAvinney, P. (1986). The Sensor Frame - A Gesture-
Based Device for the Manipulation of Graphic Objects.
Carnegie-Mellon University”. Il dispositivo utilizzava
dei sensori ottici posti negli angoli del telaio dello
schermo per rilevare la presenza delle dita.
In quegli anni le telecamere miniaturizzate non
erano ancora disponibili nel mercato e quindi il
dispositivo utilizzava DRAM IC con del vetro
trasparente che ricopriva la superficie dell’immagine.
Era in grado di rilevare la presenza di fino a tre dita
nello stesso istante in modo abbastanza affidabile (ma
a causa della tecnica ottica utilizzata, vi era la
possibilità di fraintendimenti a causa delle ombre).
In una variante costruita con fondi della NASA, il
prototipo denominato “Sensor Cube”, si poteva
anche rilevare l'angolo con cui si toccava lo schermo.
22

12 - Bi-manual Input
Nel 1985 presso l’Università di Toronto fu fatto uno studio pubblicato nel 1986 che esaminava i
benefici di due diversi compiti bi-manuali che coinvolgevano il continuo controllo da parte di
ciascuna mano.
Il primo era un compito di posizionamento/scala. Cioè, si doveva spostare una forma da una
particolare posizione sullo schermo con una mano, mentre con l’altra di doveva variare la dimensione
per farla corrispondere a quella di un particolare obiettivo.
Il secondo compito era quello di selezione/navigazione. Cioè, si doveva navigare su una posizione
particolare di un documento posto fuori-schermo con una mano, e selezionarlo con l'altra.
Poiché il controllo bi-manuale non era ancora facile da realizzare fu emulato il Macintosh con un
altro computer, il PERQ.
I risultati dimostrarono che tale controllo bi-manuale continuo era semplice per gli utenti portando a
significativi miglioramenti nelle performance e nell’apprendimento. “Buxton, W. & Myers, B. (1986).
A study in two-handed input. Proceedings of CHI '86, 321-326”. Purtroppo in quel periodo non vi
erano sistemi che sfruttarono queste funzionalità, nonostante erano tecnologicamente ed
economicamente valide nel 1986. Questo studio costituì da esempio come tecnica sviluppata per
sistemi multi-device e multi-hand che può essere facilmente trasferita su dispositivi multi-touch.
Bi-Manual Input
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13 - La LIVEBOARD – pen-based interactive display
Liveboard faceva parte della fase iniziale della “Ubiquitous Computing Program” – UbiComp alla
Xerox PARC. Il primo prototipo della lavagna veniva trasportato nelle sale riunioni della PARC nel
1990. Un paio di anni dopo entrò in commercio. La Liveboard era il più grande in termini di
dimensioni di tre modelli prodotti dalla UbiComp; l’altro era il PAD (un computer a tavoletta dalla
dimensione di un foglio il cui impiego era come blocco note) e il TAB (un piccolo dispositivo grande
quanto una etichetta).
I tre modelli della UbiComp
Avendo costruito i modelli hardware e sviluppati i software per il controllo, i ricercatori della PARC
si misero al lavoro per la ricerca di possibili impieghi. Durante il 1990 il team degli sviluppatori
software della UbiComp produsse numerose applicazioni per la Liveboard (fu aggiunta la possibilità
di scrivere più volte e di regolare l’interfaccia per compensare la mancanza della visione globale che si
aveva quando ci si lavorava), che resero la LiveBoard anche utile per gli utenti non specialisti.
L’impiego più comune era presso gli uffici, nei meeting e nelle tavole rotonde.
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Il team Tivoli nel 1991. Da sinistra a destra:
Frank Halasz, Elin Rønby Pedersen, Kim McCall, Tom Moran.
Il gruppo di lavoro, chiamato Tivoli, esaminò le problematiche legate all’input della penna con la
grande superficie di interazione e prevedendo anche il supporto per la collaborazione a distanza.
L’uso del prototipo fu avviato nel 1991 alla Xerox PARC per essere commercializzato successivamente
nel 1993 come core-application della Xerox Liveboard. La Liveboard era costituita da una risoluzione
di quasi un milione di pixel e fornita di una penna cordless IR. La Liveboard costituì la base per la
ricerca di interfacce utente per i meeting, per le presentazioni e per la collaborazione a distanza. La
Liveboard era costituita da uno schermo di 60” con un sistema di proiezione posteriore e con sistema
di rilevamento ottico incorporato in moda da poter rilavare gli indicatori digitali (i pennini cordless)
dovunque sulla superficie. Gli indicatori digitali non avevano inchiostro ma trasmettevano un raggio
infrarosso tale che l'elettronica all'interno della Liveboard potesse determinarne la posizione della
penna. Il sistema funzionava come un gigante PC. Ora, con un collegamento ad internet e una
connessione dati si potevano connettere due (o più) LiveBoards in modo tale che una cosa scritta su
una potesse apparire sull’altra e viceversa...era una meravigliosa forma di tecnologia per il lavoro
collaborativo a distanza, ma sfortunatamente in quegli anni quando il primo modello fu immesso nel
mercato, il prezzo era di 45.000 dollari, sicuramente non alla portata di tutti e il fatto di pesare 600
libbre era un altro motivo non a favore della LiveBoard.
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Il gruppo di lavoro Tivoli permise agli utenti che
usavano la LiveBoard di utilizzarla come lavagna
bianca a più pagine su cui poteva scribacchiare con
le penne elettroniche.
La domanda principale che ci si poneva nella ricerca
iniziale era di come garantire il supporto del
computer al disegno a mano libera.
Il metodo prevalente all'inizio degli anni 90 era
quello di trasformare rapidamente i caratteri e le
forme disegnate dall'utente in oggetti vettoriali come
le lettere, le cifre, i riquadri e le linee. Il presupposto
di Tivoli era che l’elaborazione potesse essere
utilizzata in altri modi e in modo migliore e la soluzione fu quella di sviluppare iteratamente uno
strumento che avrebbe valutato con attenzione che cosa sarebbe stato utile agli utenti e ciò che
avrebbero voluto avere per svolgere i loro compiti primari.
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14 - Il FineTouch
Il FineTouch "TouchWindow" fu un dispositivo di input che impiegava un film resistivo, che venne
creato dalla fusione della tecnologia tradizionale di tipo resistiva, (FineTouch "Classic") con la
decorazione Nissha della superficie.
Utilizzando la decorazione per nascondere il circuito, il
FineTouch "TouchWindow" poteva essere montato
direttamente sulla superficie del prodotto. Di conseguenza,
la gamma dei prodotti che diventarono Touch-Panel fu
incrementata e negli sviluppi successivi fu variata la
dimensione ma soprattutto lo spessore.
Schema del FineTouch

15 - L’IBM Simon
Il primo telefono cellulare touch-screen fu L’IBM Simon Personal Communicator, lanciato sul
mercato nel 1992 e creato dalla joint-venture tra IBM e Bell South. Simon fu il primo smartphone, il
papà degli smartphone touch-screen, che integrava una interfaccia single-touch che permetteva di
controllare tutte le sue funzioni.
IBM Simon touch-screen phone
Lo smartphone era in grado di gestire: rubrica, semplici email, applicazione di foglio elettronico, note,
gestione del world time e anche alcuni videogame.
Lo schermo di 3” utilizzava la tecnologia touch di tipo resistivo e la risposta alla pressione del dito era
molto efficiente. L’unico pulsante presente era quello di accensione.
Il testo era inserito con una straordinaria tastiera “predittiva” sullo schermo o con una
completamente QWERTY in cui le lettere potevano essere selezionate singolarmente.
Caratteristiche:
Processore: nessun nome – IBM
RAM: 1 Mbyte
Rom: 2 Mbyte
OS: Zauruz
Display: 3” con la risoluzione di 160x293 pixel, tecnologia resistiva
Optional: Stylus pen – PCMCIA memory card
Dopo un breve periodo fu venduto dalla BellSouth nel 1994 in 190 città statunitensi ed in 15 Stati.
Costava 899 dollari.
Il Simon era rivoluzionario in tutto: primo Smartphone, primo world-time, primo con tastiera
QWERTY sul display, primo con tecnologia touch, primo con scrittura con pennino, primo con
servizio email, primo smartphone ad apparire in un film: “The Net” con Sandra Bullock.
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Purtroppo, anche se il Simon rappresentò una idea completamente diversa (invece di integrare un
modem in un PDA, integrava un PDA e un modem in un cellulare) non durò più a lungo dei
concorrenti (il Communicator EO, i 2 prodotti di Motorola..). Forse erano tutti in anticipo sui tempi,
ma molto probabilmente erano tutti enormi, pesanti e terribilmente costosi, sia per l’acquisto che per
l’utilizzo (i servizi di fonia erano molto elevati).
In ogni caso, come il primo vero e proprio "Smartphone" nella storia, il Simon fu una macchina
molto interessante.
IBM Simon Intro 1994
16 - Multi touch Tablets - Le tavolette grafiche
Wacom (in Giappone) nello stesso anno (1992) combinò con successo un sistema multi-input
costituito da una penna, da un disco con una superficie per l’individuazione della posizione e una
superficie in grado di rilevare la pressione applicata.
Le tavolette grafiche (digitizer) introdotte da Wacom avevano la capacità di poter rilevare quindi più
dispositivi e più punti. Infatti potevano rilevare la posizione del pennino e la pressione della punta,
come pure rilevare contemporaneamente la posizione del mouse simile ad un disco. Queste
caratteristiche li rendevano dispositivi di input utilizzabili con due mani.
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Il gesto del colpetto sulla superficie fu implementato per
la prima volta in una lavagna interattiva nel 1999, mentre
una serie di laboratori di ricerca e di Università
lavoravano per stabilire un vocabolario di “touch
gestures”.
Le successive generazioni di tavolette, le serie Intuos 1
(1998) e Intuos 2 (2001) estesero le capacità del sistema
multi-point. Si potevano così rilevare le posizioni x e y
della penna, l’inclinazione x e y (rendendo la penna utilizzabile come un joystick), la pressione della
punta e il valore da una quadrante montato su una parte della penna. In totale, si potevano
controllare 10 gradi di libertà utilizzando entrambe le mani.
Wacom – Tavolette grafiche
17 - Il Newton MessagePAD della Apple
Il MessagePad, sviluppato dalla Apple per la piattaforma Newton nel 1993, fu il primo di una serie di
dispositivi Personal Digital Assistant (PDA) – un termine coniato dal CEO John Sculley della Apple.
Alcuni dei suoi componenti elettronici furono realizzati in Giappone Sharp Corporation. Il
dispositivo era basato sull’architettura ARM 610 con processore RISC e tutte le caratteristiche
software come il riconoscimento del testo scritto a mano libera furono sviluppate dalla Apple. Il
dispositivo montava il SO Newton.
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I modelli con il SO Newton 2.0, potevano essere gestiti anche con la Newton Keyboard fornita dalla
Apple e con la Newton InterConnect port.
I modelli con il SO Newton 2.1 o superiore potevano essere usati sia in modalità orizzontale
("landscape") che in modalità verticale ("portrait"). Era possibile cambiare delle impostazioni per
ruotare il contenuto di 90, 180 o 270 gradi. Il riconoscimento della scrittura a mano libera era molto
più efficiente con il display ruotato sebbene la calibrazione del display era necessaria per il primo uso
o ad ogni reset del dispositivo.
Le applicazioni incluse erano: “Notes", "Names", e "Dates", come pure semplici strumenti come una
Calcolatrice, un convertitore di valuta, Time-Zones Maps, e tanto altro.
Con "Notes", l’applicazione di default, si potevano scrivere piccoli documenti o disegnare schizzi.
Il Newton era in grado di trasformare la scrittura a mano libera nel testo digitale che poteva essere
salvato, stampato o trasferito ad un computer. Non sempre comunque i risultati della traduzione
erano accurati. "Names" gestiva i contatti e "Dates" era una agenda.
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Il "Newton Connection Kit" includeva un cavo seriale per il collegamento del dispositivo al computer
(Mac o Windows) per sincronizzare, trasferire files, ripristinare il SO Newton e installare applicazioni.
Il "Newton Print Pack" era uno speciale cavo che connesso alla porta seriale permetteva al SO Newton
di stampare su stampanti ad aghi, a getto di inchiostro, laser e termiche. Il SO Newton supportava il
tipo di PCMCIA II, come pure le memorie flash di espansione da 1MB, 2MB e 4MB. Quelle da 4Mb
potevano memorizzare più di 250 contatti, 200 note, 500 appuntamenti e 35 schermate di testo e
disegni. Il Newton non fu il primo dispositivo PDA con tecnologia touch-screen e riconoscimento del
testo a mano libera (handwriting recognition). Il Linus Write-Top
(http://oldcomputers.net/linus.html) incorporava entrambe le funzionalità 6 anni prima nel 1987,
ma l’utente doveva istruire il dispositivo prima che questi potesse riconoscerne la scrittura.
Sfortunatamente per le dimensioni ( 4.5 x 7 pollici – 10 x 18 cm) e quasi un pollice di spessore (2,54
cm), il MessagePad risultava troppo grande e pesante (circa una libbra –quasi 500 gr) per essere
considerato da “taschino”.
Il MessagePad della Apple
Le versioni successive migliorarono l’accuratezza del riconoscimento della scrittura a mano libera ma
non costituì mai un successo per la Apple che cinque anni dopo, nel 1998 ne terminò la
commercializzazione.
Dispositivo: OMP (Original Newton MessagePad)
H1000 – processore ARM 610 (20 MHz) -
memoria 4MB ROM, 640kB RAM – display 336
x 240 (B&W) – Newton version 1.0 to 1.05, or
1.10 to 1.11 – lingua SO : English or German –
Porte : RS422, LocalTalk & SHARP ASK
Infrared - Pcmcia: 1 PCMCIA-slot II, 5v or 12v -
Alimentazione : 4 AAA or NiCd rechargeable or
external power supply 0.41 kg, Dimensioni:
18.42 cm H x 11.43 cm W x 1.91 cm D – Anno
Produzione: 3 Agosto 1993 negli US e nel
Dicembre 1993 in Germania - Dismesso : Marzo
1994 – Nome in codice: Junior
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18 - Il Palm Pilot 1000
Palm venne fondata nel 1992 e nel 1995 fu
acquisita da U.S. Robotics. Nel marzo del
1996 lanciò sul mercato il suo primo
prodotto: il Palm Pilot 1000 (il primo PDA
con touch-screen a tecnologia resistiva).
Assieme al Palm Pilot 5000, lanciato in
contemporanea, questi due apparati
diedero il via all'epoca dei veri dispositivi palmari. Il mercato delle agendine elettroniche non
programmabili, fino ad allora dominato da Casio e Sharp venne travolto. La famiglia dei Palm Pilot,
programmabili, aveva come unici concorrenti i prodotti dalla Psion. Rilasciato nel 1996 il PalmPilot
1000 aveva un processore da 16Mhz, 128k di memoria e uno schermo monocromatico nero su un
display touch di colore verde. Il Pilot fu il primo dispositivo del sul genere che effettuato la
sincronizzazione con SO Windows 95, 3.1 o Macintosh. Le applicazioni incluse erano l’agenda (Date
Book) , la rubrica (Address Book), eventi (To Do List), Memo Pad, la calcolatrice (Calculator),
Security e HotSync. Fu definito "The one touch organizer" ed aveva una autonomia di alcune
settimane con 2 batterie ministilo AAA.
Il prezzo di debutto del prodotto fu di $299. Era in grado di memorizzare 750 indirizzi, un anno di
appuntamenti, 100 cose da fare e 100 memo, o una loro qualsiasi combinazione. Aveva uno slot
removibile posteriormente che permetteva l’espansione della memoria che veniva inserita nella mainboard.
Nel maggio del 1999 Palm poteva vantare una quota del 79% del mercato mondiale dei palmari. Nel
febbraio del 2000 il Palm IIIc, il primo palmare a colori, venne lanciato sul mercato.
Nel giugno del 2002 venne rilasciato il PalmOS 5.
33

Nell'aprile 2010 la società è stata acquistata da HP per 1,2 miliardi di dollari.
.
Il PalmPilot 1000 – Visione frontale e posteriore con slot di espansione della memoria
PALM PILOT 1000 SPECIFICATIONS
Operating System: Palm OS v1.0
Size & Weight:
Processor:
Memory:
Expansion:
Screen:
Audio:
Power:
Connectivity:
4.7 x 3.2 x .7 inches (120x80x18 mm); 5.7 oz (160g)
Motorola dragonball 68328 - 16 MHz
128k memory
custom motherboard memory clip slot
160x160 pixel; 4-shade monochrome (no backlight)
internal piezo speaker
2 AAA battery cells
Serial Hotsync Port, desktop cradle
34

19 - Zytouch: projected capacitive touch-screen
Nel 2001 Zytronic sviluppò ZyTouch, il primo sensore con tecnologia capacitiva proiettata (projected
capacitive touch sensor). A differenza degli altri tipi di sensori che usano la tecnologia di tipo
capacitivo dove lo strato sensibile è posto sulla
superficie del touch panel, il componente attivo
del sensore ZYTOUCH® è inciso per essere
protetto e può altresì stare anche a 20 mm dalla
superficie touch. In questo modo questa
tecnologia costituisce un sistema affidabile e a
bassa manutenzione.
La soluzione ZyTouch rappresenta il livello Top
della gamma Zytronic.
Le applicazioni tipiche del ZyTouch sono quindi le più estreme:
Interfaccia uomo-macchina in ambienti non presidiati
Bancomat e biglietterie self-service anche esterne
Strumentazione medicale che necessita sterilizzazione ad alta temperatura
Display interattivi (di controllo) in ambienti industriali ostili (solventi, temperature elevate,
camere bianche)
Distributori di benzina self-service o applicazioni tipicamente petrolchimici
Chioschi interattivi
Applicazioni anti-vandalo con spessore vetro fino a 20mm
Resistenza agli agenti atmosferici ed alle temperature da -35° C a +65° C
ZyTouch pertanto includono:
Un vetro multistrato laminato a caldo composto da almeno due parti (fronte e retro)
Tra ogni strato di vetro viene inserito uno strato bonding in PVB
All'interno del sandwich si trova la matrice di sensori/microconduttori per il PCT
L'elettronica di controllo può essere sia on-glass (controllore integrato sul vetro stesso) oppure
off-glass (controllore collegato ad un cavetto flessibile)
L'elettronica è collegata alla porta di comunicazione del computer (USB, RS232)
Touch-screen con tecnologia PCT retroproiettata per display da 5” a 82"
Principio di funzionamento dei Touch-screen Capacitivi Proiettati
Il controllo elettronico suddivide lo schermo in celle sensibili della grandezza di un pixel, utilizzando
filamenti micromisuratori non visibili a display acceso. Questi fili sono collegati ad una scheda di
controllo, ed ad ogni filo viene associata una diversa frequenza di oscillazione.
Toccando il vetro la frequenza dei fili viene alterata in quel particolare punto, la cui posizione viene
calcolata ed identificata dal controller.
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Al contrario di altri sistemi capacitivi dove l’utente tocca direttamente la superficie conduttiva del
pannello sensibile, il componente attivo del sensore ZYTOUCH è incassato all’interno della
superficie del touch garantendo una lunga durata del prodotto e continuità di funzionamento.
Il software driver permette al touch-screen
di interfacciarsi con il sistema operativo del
computer emulando il comportamento di
un mouse e traducendo il tocco sul touchscreen
in un click del mouse.
Il touch-screen ZYTOUCH soddisfa i
requisiti richiesti da ATM, distributori di
biglietti, display medici, display industriali,
distributori di benzina, chioschi interattivi e
telefoni Web.
Il touch-screen ha una lunga durata di vita
ed è affidabile, realizzato in modo da essere protetto da danni causati da umido, calore ed atti
vandalici.
In altre parole viene creato un
campo elettrico da un chip
intelligente di rilevamento
capacitivo. Questo tipo di
rilevamento è noto come projected
capacitive touch-screen.
Un sensore capacitivo touch-screen
è costituito da una grande matrice
di materiale conduttore costituito
da ossido di indio e stagno (ITO)
su uno o più strati di vetro o di
polyethylene terephthalate (PET) di plastica.
La buona chiarezza dell’ottica e la bassa resistività dell’ITO, lo rendono il perfetto conduttore per la
creazione di un touch-screen. Quando il sensore ITO è collegato a un chip di rilevamento capacitivo
con una elevato rapporto segnale-rumore (SNR), si possono con precisione rilevare anche le più
piccole variazioni della capacità. presenza di un dito, ad esempio, la altera di un valore dell'ordine di
un picofarad (1012 Farad).
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Schema di costruzione di un sensore touchscreen
20 - Il sistema Multi-touch SmartSkin della Sony
Uno dei primi sistemi pioneristici del Multi-Touch fu il progetto Sony CSL’s SmartSkin. Il progetto
fu condotto da Jun Rekimoto e fu pubblicato nel 2002: “SmartSkin: an infrastructure for freehand
manipulation on interactive surfaces,” CHI '02: Proceedings of the SIGCHI conference on Human
factors in computing systems, New York, NY, USA: ACM Press, 2002, pp. 113–120.
Il sensore SmartSkin trasparente era ottenuto utilizzando Indium-Tin Oxide (ITO) o un polimero
conduttivo. Questo sensore poteva essere installato sulla superficie di un display piatto o sulla parte
posteriore di uno schermo di proiezione. Poiché molti degli schermi piatti usano matrici attive e
elettrodi trasparenti, questi possono essere integrati con quelli SmartSkin. Pertanto era possibile
sviluppare schermi che già nascevano con tale tecnologia interattiva senza necessariamente applicarla
dopo.
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Tale tecnologia era stata sviluppata congiuntamente a delle tecniche di interazione molto simili a
quelle
impiegate
successivamente sull’Apple
Iphone. Per tali motivi vi
furono negli anni seguenti vari
dibattiti sui brevetti presentati
dalla Apple sul Multi-Touch.
Quest’ultimo (2007) impiega
infatti tecniche “innovative”
che il progetto SmartSkin
(2002) aveva già descritto. Di
seguito viene messa a paragone
la tecnologia SmartSkin con
quella usata sull’Iphone della Apple.
Meccanismo di sensibilità
Sony SmartSkin
Apple (US2007/0257890A1)
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Elaborazione dei dati
Sony SmartSkin
Apple (US2006/0097991A1)
Gesti Multi-touch
Sony SmartSkin
Apple (US2006/0026535A1)
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21 - Differenti tipi di tecnologie touch-screen a confronto
Gli schermi tattili, o “touch-screen” sono dispositivi di input per sistemi computerizzati che, posti in
contatto o di fronte ad un monitor, permettono di usare come dispositivo di puntamento il dito
dell’utente. Infatti “toccando” questi schermi in corrispondenza di un’icona o di un link ipertestuale
si attivano le funzioni sottostanti il dito. Il touch-screen è costituito da tre elementi: il gruppo
schermo-sensori, il controller e il driver software. Il gruppo schermo-sensore rileva il tocco dell’utente
e lo invia sotto forma di variazioni di tensione al controller che lo elabora. Il controller è collegabile
ad una opportuna porta del computer. Il driver software si occupa dell’interfaccia con il sistema
operativo e di individuare la funzione scelta.
I touch-screen vengono realizzati con varie tecnologie: tecnologia resistiva, tecnologia capacitiva,
tecnologia a infrarossi, tecnologia ad onde acustiche, tecnologia piezo-elettrica.
I touch-screen realizzati con la
tecnologia resistiva sono
schermi tattili composti da
strati, ognuno ricoperto da
una patina conduttrice sulla
superficie interna. Gli strati
interni conduttivi sono
separati da punti separatori distribuiti regolarmente sull’area attiva. La
pressione del tocco del dito causa un contatto elettrico fornendo all’interfaccia elettronica tensioni
analogiche proporzionali alle coordinate orizzontale e verticale. Le tensioni vengono convertite dal
controller in segnali digitali. Questa tecnologia ha il vantaggio di avere prezzi economici e grande
precisione, ma gli schermi sono molto scuri e
facilmente rovinabili da atti vandalici.
I touch-screen realizzati con tecnologia capacitiva
sono costituiti da un pannello di materiale vetroso
ricoperto da uno strato di ossido di metallo
trasparente nella superficie rivolta all’utente. Viene
applicata una tensione ai quattro angoli creando un
campo elettrico uniforme. Al tocco del dito sulla
superficie capacitiva viene prodotta una variazione
di campo elettrico, le coordinate del punto di
contatto vengono determinate misurando la caduta
di tensione sulle quattro sorgenti. Questa tecnologia
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ha il vantaggio di avere grande precisione e schermi molto trasparenti, però non funzionano se l’
utente indossa guanti, possono essere danneggiati da abrasioni superficiali, necessitano di ricalibrazioni
frequenti e hanno costo elevato.
I touch-screen realizzati con tecnologia ad infrarossi sono costituiti da un vetro circondato da una
serie di diodi ad emissione luminosa e di sensori a foto transistor diametralmente opposti. Vengono
emesse sequenze di impulsi dai led fino a formare una invisibile rete
di raggi luminosi davanti alla superficie del pannello. Quando questa
maglia viene interrotta da un oggetto solido, il circuito elettronico
invia le coordinate al controller. Questa tecnologia ha il vantaggio di
offrire schermi molto trasparenti, è insensibile alle abrasioni dello
schermo, ha stabilità di calibrazione eccellente. Come svantaggi
presenta imprecisione e scarsa velocità di risposta al tocco.
I touch-screen realizzati con tecnologia ad onde acustiche superficiali sono formati da lastre in puro
vetro, dotati di trasduttori che emettono e ricevono due fasci di onde acustiche superficiali non
udibili dall’uomo (una orizzontale e l’altra verticale). Il dito dell’utente tocca il vetro ed assorbe una
porzione di segnale la cui variazione viene analizzata dal controller che individua le coordinate del
punto di contatto. Questa tecnologia ha il vantaggio di offrire schermi molto trasparenti, elevata
precisione, stabilità di calibrazione eccellente. Però sono schermi molto costosi e non non adatti
all’ambiente esterno ed al contatto con liquidi.
I touch-screen realizzati con tecnologia piezo-elettrica sono formati da una cornice in alluminio che
contiene quattro sensori piezoelettrici posti in corrispondenza dei quattro angoli. Quando si esercita
una pressione sul vetro (che è libero di muoversi) questo trasmette la pressione ai quattro sensori,
determinando lo sbilanciamento di un ponte; il segnale analogico risultante viene trasformato dal
controller in segnale digitale. Questa tecnologia ha il vantaggio di offrire schermi molto trasparenti,
non è sensibile ai liquidi e ed abrasioni dello schermo, ha stabilità di calibrazione eccellente. Gli
schermi molto costosi, la precisione è scarsa e la pressione di tocco è elevata.
41

22 - Smart Technologies (Storia e primi dispositivi)
Ritorniamo un pò indietro nel tempo e parliamo della SMART Technologies. Fondata nel 1987 dai
partner David Martin e Nancy
Knowlton , SMART iniziò
come distributore canadese per
una società statunitense di
proiettori. Gli introiti percepiti
attraverso la vendita di proiettori
furono investiti verso la ricerca e
lo sviluppo di una lavagna
interattiva, la SMART Board che
permise ai gruppi di utenti
utilizzatori di interagire e
istantaneamente condividere le informazioni con persone presenti nella stessa aula o nel mondo.
SMART introdusse nel mercato la prima SMART Board nel 1991. Fu la prima a fornire il touchcontrol
di applicazioni informatiche e l’annotazione sugli Applicativi di Microsoft. La lavagna
interattiva SMART Board, collegata a un pannello LCD e a un computer, introdusse nel mondo la
tecnologia interattiva. Questa innovazione fu riconosciuta dall’ufficio brevetti statunitense con tre
brevetti.
Nei primi anni dell’introduzione delle LIM nessuno conosceva cosa era una lavagna interattiva e
molto meno erano le necessità di averle, così le vendite per la SMART iniziarono molto lentamente.
Da quel momento si avviò una campagna per far conoscere alla gente il prodotto e per farne
apprezzare i benefici di cui potevano godere nell’usarlo. Alcuni dei primi utilizzatori dei prodotti
SMART erano educatori con la necessità di dare lezioni a distanza. Immaginate i problemi da
superare nel farlo nei primi anni novanta dove c’erano modem con basse velocità di trasmissione,
sistemi Microsoft Windows alle prime versioni, spesso instabili e lenti, ed infine processori con scarse
capacità grafiche. A poco a poco, tuttavia, gli utilizzatori hanno cominciato ad apprezzare il nuovo
modo di lavorare utilizzando la lavagna interattiva SMART Board. Nacque così, ufficialmente, una
nuova categoria di prodotti.
Quei primi anni furono stati caratterizzati da una grande incertezza finanziaria, e per molte volte, il
futuro di SMART fu seriamente a rischio. Tuttavia, con un orientamento a lungo termine, con la
fiducia nell’impresa di creare un nuovo modo di lavorare per le persone e per l’appoggio delle
banche, SMART riuscì a superare le numerose difficoltà.

dei benefici dei prodotti SMART ogni giorno”.
Nel 1992 SMART costituì un'alleanza strategica con
il gigante statunitense Intel Corporation. Questa
alleanza, grazie ai finanziamenti azionari di Intel,
portò allo sviluppo del prodotto e alla
commercializzazione congiunta.
Il precoce rapporto con Intel è stato uno dei pilastri
della storia della SMART. L'investimento azionario di
Intel permise alla SMART lo sviluppo sia
dell’hardware che del software. SMART continuò nel
tempo a sviluppare nuove generazioni di lavagne e di
dispositivi interattivi. Un motto dell’azienda è : “Il
vero valore di tutto è di vedere i nostri clienti godere
Il funzionamento
Gli utenti della lavagna sono in grado di controllare l'intera gestione del sistema dalla lavagna
interattiva, che funziona sia come un monitor di computer che come mouse. La superficie della
Lavagna, sensibile al tocco, è collegata al computer. Un videoproiettore vi proietta l'immagine di ciò
che è attualmente sullo schermo del computer. Gli utenti possono controllare tutte le applicazioni
informatiche presenti sul PC, agendo con le dita sulla superficie della LIM così come se si stesse
muovendo il mouse. Si possono pertanto gestire tutte le funzioni del Sistema Operativo ma anche
scrivere delle note con inchiostro digitale, inserire immagini, navigare sul web e tanto altro ancora.
Tipologie
Esistono diverse tipologie di SMART boards. Quelle a proiezione frontale che lavorano con un
videoproiettore e un computer, o quelle a proiezione posteriore che includono un proiettore
integrato. La proiezione posteriore può essere costituita da unità mobili o da installazioni fisse.
Breve Excursus storico
Origini
1991. Il primo SMART Board consisteva in un pannello LCD collegato ad un computer che esegue
programmi integrati, è stato progettato per funzionare come un grande schermo. 1992. Intel
Corporation ha interesse per l'idea e divenne un investitore minoritario per la SMART.
1992. SMART ha introdotto la retro-proiezione.
1997. SMART introdusse una soluzione con retro-proiezione a muro.
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1998. SMART ha rilasciato il software di gestione SMART notebook 2.0.
1999. SMART ha introdotto il primo Smart Board per i display al plasma.
2001. Il software per la SMART Board fu distribuito con il software SMART Recorder e con il
meeting productivity software.
2002. La compagnia di Martin e Knowlton, SMART Technologies, vendette più di 100.000
dispositivi, con un guadagno attorno ai $100 milioni di dollari, divenendo la più grande produttrice
mondiale di lavagne interattive.
2003. Debutto del primo SMART board per i display a schermo piatto.
2005. Smart ha reso noto il suo dispositivo wireless, un Tablet PC che consente agli utenti di
selezionare e manipolare oggetti sullo schermo, creare e salvare note e lanciare applicazioni. 2007.
SMART debuttò nel mercato il sistema di risposta interattivo Senteo che permise agli insegnanti di
monitorare le prestazioni degli studenti e di organizzare le valutazioni.
2008. I nuovi prodotti SMART includevano una document camera, un software per l’apprendimento
collaborativo e una lavagna interattiva SMART Board 600i di nuova generazione.
Le innovazioni prodotte dalla concorrenza nel Mercato mondiale
Ma il primato della prima postazione carrellata mobile, non spetta a Smart, piuttosto ad un’altra
azienda la eInstruction. Nel 2001, eInstruction (Interwrite), un’altra azienda nel settore delle lavagne
interattive, rilasciò il suo primo e completamente trasportabile modello di lavagna Interattiva.
Impiegava la tecnologia wireless per permettere il libero movimento delle parti. Tale modello permise
ai formatori di insegnare in qualsiasi luogo.
Nel 2009, eInstruction rilasciò un sistema costituito da mini tavolette (mini-boards) con tecnologia
wireless che permettevano agli studenti di interagire con il docente e con gli altri studenti
direttamente dai loro banchi.
44

23 - Lo Sviluppo delle LIM – La situazione Italiana
In Italia ha fatto la sua prima comparsa dopo il 2000, dopo alcuni anni passati in sordina, dal 2005 si
osserva un aumento esponenziale del numero di lavagne nelle scuole, grazie anche a progetti
ministeriali, di enti locali e allo sviluppo di software didattico per il loro utilizzo.
ITALIA: Interventi ministeriali
BANDO
CIPE
SCUOLA
2005
DIGI
SCUOLA
TRAINING
2006
DIGI SCUOLA
COACHING 2007
INNOVASCUOLA
2008
Oggi, il progetto che si sta avviando si chiama Cl@ssi 2.0. Si tratta di un progetto sperimentale
promosso dal Ministero
dell'Istruzione per il sostegno
dell'innovazione digitale il cui
intento è quello di realizzare
ambienti di apprendimento adatti
ad un utilizzo costante e diffuso
delle tecnologie nella quotidianità
scolastica, al fine di verificare, in un
triennio, come e quanto l’impatto
possa intervenire nei processi
formativi in un’epoca di
trasformazioni dei linguaggi della
comunicazione e della diffusione dei saperi. La realizzazione di un ambiente nuovo per
l’apprendimento offre anche l’opportunità di individuare strategie che coniughino l’innovazione nella
programmazione didattica con i modelli di organizzazione delle risorse umane, strutturali ed
infrastrutturali, già presenti nelle istituzioni scolastiche.
Cl@ssi 2.0 è un progetto che mette al centro gli alunni e gli insegnanti, che hanno il compito di
sperimentare un nuovo modo di fare scuola. Le classi selezionate, insieme alla rete di Università ad
esse associate, provvederanno alla progettazione del modello didattico, tecnologico ed organizzativo
45

da realizzare nell’ambito degli obiettivi generali previsti dal Curricolo nazionale.
Il progetto mira ad un cambiamento radicale del modo di fare scuola, al superamento
dell'insegnamento inteso come trasmissione di saperi, ad una modificazione nel rapporto tra docente
ed alunno ed alla promozione di capacità critiche e di autoapprendimento costante.
Cl@ssi 2.0:
• Interessa tutte le materie
• Interessa tutti gli insegnanti della classe
• Tocca gli aspetti strutturali del fare scuola (trasmissione-costruzione delle conoscenze)
• Sperimenta nuovi modi di rappresentare la conoscenza e nuovi linguaggi (libri, contenuti
digitali, ecc.)
• Sperimenta nuovi modi di organizzare il tempo e lo spazio dell’apprendimento (scuola/casa;
presenza/distanza)
• Permette di prevenire abbandono e insuccesso
• Propone un ambiente d’apprendimento più “attraente” per gli studenti
• Rende gli studenti creativi sia nell’uso degli strumenti che nella costruzione delle conoscenze
46

24 - Le Lavagne Interattive Multimediali più distribuite nel territorio
Italiano
24.1 - Smart Board
La LIM è generalmente collegata ad un computer, di cui riproduce lo schermo grazie alla proiezione
attraverso un videoproiettore.
Pertanto, l’utilizzo della LIM in classe richiede:
- la lavagna interattiva multimediale;
- un computer;
- un videoproiettore;
- software e materiali per la didattica.
L’installazione prevede il collegamento del computer al videoproiettore, tramite l’apposito cavo, e
della lavagna al computer, attraverso un altro cavo, generalmente USB. Il videoproiettore riceve le
immagini del computer e le proietta sulla LIM. Le operazioni effettuate sulla LIM con le dita o con le
47

penne digitali (a seconda del modello) sono percepite da sistemi di rivelazione (che possono essere
diversi: magnetici, ottici, sonori, resistivi) e trasmesse al computer. Sono possibili tutte le operazioni
normalmente effettuate con il mouse quando si lavora al computer, ma anche interventi diretti sulla
lavagna con le mani e le penne digitali.
24.2 - eInstruction Interwrite
Tecnologia utilizzata
La lavagna Interwrite utilizza la tecnologia elettromagnetica che fornisce un’elevata risoluzione (1000
linee per pollice) consentendo di effettuare annotazioni con estrema precisione, avendo un’elevata
velocità di traccia ed una superficie di lavoro estremamente resistente e duratura nel tempo.
48

Software
Interwrite Workspace, incluso con la lavagna Interwrite, è un software didattico che fornisce
innumerevoli risorse e immagini per creare lezioni interattive con la lavagna Interwrite. Interwrite
Workspace può inoltre essere utilizzato per scrivere, evidenziare o effettuare annotazioni all’interno di
qualsiasi applicativo presente sul pc. Il software consente altresì in ogni momento di salvare, stampare
o inviare via e-mail le lezioni create.
Superficie
La superficie della lavagna produce un bassissimo riflesso quando utilizzata con un video proiettore in
modalità interattiva, ed è facilmente ripulibile quando utilizzata con un pennarello.
Tipi di collegamento
Per tutti i modelli sono disponibili un collegamento seriale RS-232, un collegamento USB ed un
collegamento Bluetooth (opzionale). Per i modelli 1060B, 1071B, 1077B, e 1085B il collegamento
Bluetooth è di serie.
Penna attiva
La penna attiva fornisce da un lato tutte le funzionalità di un mouse,
dall’altro è lo strumento per annotare, evidenziare ed utilizzare tutti gli
strumenti forniti dal software Interwrite Workspace. La penna viene
conservata e ricaricata all’interno del supporto fornito con la lavagna.
49

24.3 - Hitachi StarBoard
Questa tipologia di Lavagne racchiude le stesse caratteristiche delle precedenti ma la Hitachi vanta sul
mercato i modelli FX DuoTouch in grado di essere utilizzati con entrambe le mani.
La lavagna DuoBoard FX Hitachi grazie ad un dispositivo multi-touch, può essere utilizzata con le dita
della mano, con la penna elettronica oppure con qualunque altro
strumento indicatore sulla superficie della lavagna. La tecnologia
impiegata è quella elettromagnetica e di recente è uscito un
modello denominato Fx-TRIO-77 in cui tre utenti possono
contemporaneamente interagire con la LIM.
25 - Una LIM atipica – il modello della Ebeam
Il sistema Ebeam è costituito da un dispositivo portatile che permette controllare le presentazioni
multimediali proiettandole su una qualsiasi superficie o lavagna bianca.
50

Il sistema permette di controllare il computer con la stessa funzionalità del mouse, però dalla propria
lavagna mediante un penna interattiva che permette realizzare annotazioni in qualsiasi programma e
salvarle nel computer. Di corredo, oltre al dispositivo che si applica sulla lavagna, vengono forniti
anche un piccolo dispositivo ricevitore che va posizionato in una qualsiasi posizione dietro lavagna,
una penna elettronica e un software che va installato nel computer. Il ricevitore si può collegare al PC
mediante un cavo USB oppure con il Bluetooth. Insieme ad un videoproiettore, eBeam permette di
convertire tutta l'area di proiezione di una lavagna in una grande superficie interattiva, così da poter
fare annotazioni a mano, navigare su internet, catturare immagini, creare attività e trasformare una
lezione in un'autentica esperienza audiovisiva interattiva.
La tecnologia impiegata dal ricevitore posto sulla LIM è quella ad ultrasuoni e ad infrarossi e l’area
che il sistema è in grado di coprire arriva fino a 102 pollici.
Caratteristiche tecniche
Tecnologia
A proiezione con trasmettitore
Tipo Superficie Qualunque superficie piana (lavagna classica)
Superficie Attiva (cm.) 240 x 120
Tipo di Collegamento Bluetooth
Tipologia di Input Classici pennarelli inseriti in speciali foderi
Funzioni Particolari
Acquisizione Schermo Scrittura Testo Disegno Forme su Video. Utilizzo
come schermo virtuale
Processore Pentium 4 a 400MHz o superiore, Windows 98/2000/XP o
Requisiti di sistema MAC 10.3x o superiore, almeno 10MB di spazio disco, 1 porta USB
disponibili
Certificazioni di
sicurezza e qualit
Marcature CE
Note
Compatibile con Power Point e Netmeeting
Sistemi compatibili MAC PC
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26 - Le LIM a confronto
Marca Tecnologia Sistemi operativi Software in dotazione
Smart
http://int.sma
rttech.com/sti/
it
Distributore
per l’Italia
http://www.in
tervideosrl.com
/default.asp
Resistiva
Windows 2000, Xp o Windows
Vista
Mac OS X versione 10.4 o
superiore
Linux Kernel versione 2.6 o
superiore, X Window System
versione 11 release 6 o
superiore
SMARTBoard software,
incluso Notebook (per la
preparazione delle lezioni)
Promethean
http://www.pr
ometheanworl
d.com
Distributore
per l’Italia
http://www.sig
mavision.it/ita
/
Elettromagnetica
Windows 98/2000/XP/Vista,
Mac OS 10.4.11 e versioni
successive,
Linux Ubuntu
ActivInspire che comprende
ActivePrimary, versione del
software studiata per i bambini
più piccoli
Interwrite
http://www.ei
nstruction.com
/
Distributore
per l’Italia
http://www.kn
owk.it/
Elettromagnetica
Windows 98/2000/XP/Vista,
Mac OS versione 10.4.x
Tiger e Linux kernel c. 2.6.x.
Interwrite Workspace (tre
modalità di utilizzo:
Interattiva/Ufficio/Lavagna)
Hitachi
www.hitachisof
t-eu.com
A infrarossi
Compatibile con Windows Me,
2000, XP, Vista
MAC
Linux
StarBoard Software
Mimio
http://www.mi
mio.it/index.h
tm
A infrarossi e
ultrasuoni
Windows 98 o XP
Software Mimio Studio (in
inglese)
Sahara
Cleverboard3
http://www.cle
A infrarossi e
ultrasuoni
(Sahara
Windows 2000/ XP
Lynx PDI Educational Software
(in inglese)

verproducts.com/
2.html
http://www.sa
haraplc.com/i
ndex.php
produce anche
modelli a
superficie
resistiva)
I software delle LIM, in generale, hanno strumenti e funzioni comuni
• penne ed evidenziatori di diversi colori, spessori e tratti
• gomme di varie dimensioni
• collegamenti esterni ed interni al documento
• scrittura e riconoscimento testo (in molti casi anche forme)
• librerie di sfondi, immagini, suoni, video
• cattura schermo
• registrazione delle schermate della lezione
I software si differenziano per ricchezza di:
• librerie di oggetti multimediali
• strumenti e funzioni: agli strumenti standard, si aggiungono goniometro, compasso, righello,
calcolatrice “avanzata”, orologio, possibilità di registrare le lezioni…; spesso quando le case
produttrici sviluppano nuovi strumenti per il software in dotazione, rendono scaricabili gli
aggiornamenti sui loro siti
Quale tecnologia?
In base alla tecnologia impiegata, è possibile attualmente classificare tre tipi di lavagne interattive
multimediali:
1. elettromagnetica;
2. analogico-resistiva;
3. triangolazione (ottica basata sull’infrarosso, laser, ultrasonica...)
Sempre in base alla tecnologia adottata, può essere necessario usare degli appositi pennarelli, oppure
si può interagire con il computer semplicemente toccando la lavagna con le dita.
Analizzando le caratteristiche ed i vantaggi dei vari modelli, ciascuno può individuare la lavagna
interattiva più idonea al suo caso.
Passiamo in rassegna le tecnologie più diffuse dal punto di vista dei vantaggi e svantaggi d’uso che
l’insegnante può incontrare.
53

Elettromagnetica
La tecnologia a induzione elettromagnetica garantisce alle lavagne:
- un’elevata risoluzione;
- la possibilità di effettuare annotazioni con estrema precisione;
- un’elevata velocità di traccia;
- una superficie di lavoro estremamente resistente e duratura nel tempo.
Le lavagne interattive che sfruttano la tecnologia elettromagnetica contengono, nella parte posteriore
della loro superficie esterna, una griglia cablata che interagisce con le penne per determinare le
coordinate identificative della traccia scritta.
La penna contiene infatti un "transponder", ovvero un chip per la localizzazione simile ad un GPS
che, al contatto con la griglia digitalizzata, emette un segnale elettrico.
Il segnale viene inviato al computer che lo decodifica in termini di coordinate X e Y, quindi
determina esattamente la posizione della penna sulla superficie e riproduce il tratto scritto.
L'interazione con la lavagna funziona esclusivamente con la penna in dotazione ed associata alla
lavagna.
Le due varianti della tecnologia elettromagnetica sono:
• Attiva: la penna contiene un transponder alimentato da una pila in modo da avere un segnale
bi-direzionale (risposta più veloce)
• Passiva: la penna contiene una "bobina" che chiude il circuito elettrico a contatto con la
lavagna elettrizzata (risposta più lenta)
Con le lavagne a tecnologia elettromagnetica è possibile avere una simulazione totale dell’uso del
mouse (click, drag & drop, click destro).
Ad esempio, in molte LIM il clic destro del mouse è rappresentato dalla pressione di due punti vicini
tra loro; un gesto facilmente effettuabile con due dita.
54

Resistiva
Le lavagne che utilizzano tecnologia resistiva presentano:
- una buona velocità di risposta in modalità interattiva, sebbene inferiore rispetto alle tecnologie
elettromagnetica e a triangolazione;
- un ottimo grado di risoluzione, di linearità e sensibilità al tocco delle dita, superiore rispetto alla
tecnologia elettromagnetica e a triangolazione;
- un basso grado di robustezza ad impatti violenti, graffi o atti accidentali.
La lavagna interattiva è rivestita da diversi strati di membrana "flessibile" e "conduttiva". Il materiale di
base è trasparente, normalmente in vetro, e viene ricoperto da uno strato di materiale conduttivo sul
quale poggia la prima membrana, anch'essa ricoperta da uno strato di materiale conduttivo ed
alimentato a bassa tensione. Una seconda membrana, opportunamente separata da distanziali, viene
posta sopra la prima ed il lato inferiore della seconda membrana è ricoperta del medesimo materiale
conduttivo ed anch'esso alimentato. Quando la membrana superiore è premuta, essa s'incurva
causando un contatto con la membrana inferiore ed i due strati conduttivi vengono in contatto con il
substrato base. Questo determina un contatto elettrico ed il segnale risultante viene inviato al
computer che lo decodifica in termini di coordinate X e Y in modo da determinare esattamente la
posizione del tocco sulla superficie della lavagna.
Tramite questa tecnologia è possibile effettuare un solo tocco per volta; l’esecuzione di azioni in
modalità multi-touch (cioè l’uso contemporaneo di due mani o da parte di più persone) risulta
pertanto limitata.
Chiaramente, le azioni sono eseguibili anche mediante tocco singolo; risultano soltanto più difficili
da riprodurre correttamente e più complesse da controllare.
A triangolazione
Le lavagne che sfruttano la tecnologia a triangolazione presentano:
- un’ottima velocità di risposta laddove impiegate in modalità "touch-screen";
- la possibilità di funzionare anche senza proiettore (a mo’ di lavagna tradizionale);
- una robustezza rispetto a impatti violenti, atti vandalici, graffi, uso accidentale di solventi, superiore
a quella delle altre tipologie;
- una discreta qualità di risoluzione, di linearità e sensibilità al tocco.
Nello specifico, nelle lavagne di tipo ottico, la scrittura o il tocco delle dita sulla superficie genera un
riflesso di luce infrarossa che viene catturato da un sensore, solitamente incorporato nella cornice che
fa da perimetro allo schermo. Il sensore invia quindi al software le informazioni relative all’evento
55

intercorso. Il software della LIM, sulla base dei dati ricevuti, calcola quindi la locazione esatta in cui è
avvenuto l’evento ed esegue l’azione prevista. Nelle lavagne con tecnologia laser, invece, quattro laser
infrarossi sono situati nei quattro angoli della lavagna. Per questo le penne o gli altri strumenti a
disposizione utilizzati con questa tecnologia presentano sulla superficie che va a contatto con lo
schermo un materiale lucido, tale da riflettere il fascio di luce e farlo tornare alla sorgente, rendendo
così possibile il riconoscimento delle coordinate relative al punto di tocco. In generale, pertanto, la
lavagna interattiva ha una superficie inerte sulla quale "viaggiano" una serie di onde acustiche
superficiali, raggi infrarossi o laser a bassa potenza. La propagazione avviene tramite un emettitore
posto su un lato della lavagna interattiva ed un ricevitore dall'altro lato in modo da creare una matrice
"attiva" che copre l'intera superficie. Quando una penna digitale "interferisce" con le onde la sua
posizione viene triangolata ed inviata al computer in termini di coordinate X e Y in modo da
determinare la posizione precisa della penna. Naturalmente le onde non sono percettibili, tantomeno
dannose all'operatore.
Elettromagnetica Resistiva Triangolazione
Velocità di risposta in modalità
"touch-screen" interattivo
Ottimo (Attiva), Buono
(Passiva)
Buono
Ottimo
Risoluzione, linearità e sensibilità al
tocco
Robustezza (impatti violenti, atti
vandalici, graffi, solventi)
Buono Ottimo Buono
Buono No Ottimo
Penna speciale necessaria Si No Si
Visibilità con proiettore (luminosità)
Ottimo
Ottimo (Polarizzato),
Buono (Standard)
Ottimo
Funzionamento senza proiettore
(lavagna tradizionale)
Limitato No Si
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27 - Alcune applicazioni della LIM
Oltre che in ambito didattico la LIM viene ed è stata usata per svariati impieghi, alcuni dei quli sono
mostrati di seguito.
- CSI: Crime Scene Investigation
Nel noto telefilm prodotto dal network statunitense CBS viene utilizzata una penna interattiva e la
lavagna per lavorare sulla scena del crimine.
- NBA teams National Basketball Association
Usa la smart board come display interattivo

- La NASA
Si è servita della smart board interattiva come supporto al viaggio verso Marte
- ELEZIONI CANADESI
Quando i Canadesi si recarono alle urne nel 2004, una stazione radio nazionale si servì della SMART
Board Interactive per monitorare e analizzare i risultati.
- Ambienti militari
Negli USA la SmartBoard Interactive Whiteboard viene molto usata durante le sessioni di lavoro.
La NATO l’utilizza per gli esercizi da sottoporre agli allievi e lo stesso impiego trova nel Commando
Mobile del Corpo della Marina US e nel Centro di Controllo.

28 - La LIM a basso costo - L’ideatore e le sperimentazioni in Italia
(progetto Wiidea)
Uno dei limiti dell’introduzione della LIM capillarmente sul territorio nazionale Italiano è il costo.
Ogni LIM, in base alla configurazione, ha un costo che da dai 1.200 ad oltre 4.500 euro. Questo
costo è sostenuto in parte, come già detto da progetti ministeriali ed europei. Ma tali sovvenzioni non
sono in grado di coprire la richiesta di avere una LIM in ogni aula ed in ogni ordine di scuola anche
perché le risorse di bilancio di molte istituzioni sono veramente esigue. Si sono cercate pertanto
soluzioni alternative ma altrettanto valide. Una di queste merita una particolare attenzione anche
perché è stata sperimentata positivamente in Italia con un progetto dal nome Wiidea.
Wiidea nasce come spin-off da una precedente
sperimentazione, il Progetto Marconi che ha evidenziato i
motivi di successo e di insuccesso dell’introduzione della
LIM nella scuola. Ma torniamo un attimo alle soluzioni
plausibili meno costose.
Jhonny Chung Lee
Tra le tante ipotesi, diffuse principalmente attraverso brevi spunti scritti e moltissimi video su
YouTube, ha sollevato l’attenzione di tanti l’esperimento di un ricercatore americano, Johnny Chung
Lee, che ha realizzato e presentato la possibilità di sfruttare un videoproiettore, un PC ed un Wiimote
(il telecomando fornito a corredo con la consolle di gioco WII) per realizzare, con pochi euro di spesa,
una lavagna interattiva.
Il fenomeno tocca tutti i paesi del mondo, e la realizzazione è generalmente identificata come
“Wiimote Whiteboard” [lavagna Wii] e di fatto questa costituisce una proposta per realizzare la
componente hardware di una LIM.
I docenti del Progetto Marconi dell’USP di Bologna, da sempre attenti all’attuabilità ed alla fruibilità
per le scuole e per la loro attività didattica delle innovazioni tecnologiche, sono da subito stati
affascinati da questa possibilità, e ne hanno seguito lo sviluppo provando a loro volta di realizzare
quanto visto in rete.
Il sistema permette di trasformare qualsiasi superficie in una lavagna interattiva, anche un monitor.

Il funzionamento è illustrato nell’immagine sottostante:
Sono necessari: un Wiimote, un dispositivo bluetooth, un pc, un videoproiettore, un pennino IR e il
software. Le indicazioni per la costruzione del pennino IR, dei driver e del corretto montaggio sono
reperibili sul sito dell’autore.
Schema di realizzazione di un pennino IR
Il reperimento del Wiimote non è un problema per due fattori:
- Dal 2008 la consolle Nintendo Wii ha venduto più di 30 milioni di consolle nel mondo questo ha
fatto si che il Wii Remote Controller è il più comune controller nel mondo. Esso è anche molto
sofisticato. Contiene al suo interno una camera infrarossi con una risoluzione di 1024x768 punti e
con un hardware in grado di rilevare il puntamento a macchia di più di 4 punti alla frequenza di
100Hz. Queste caratteristiche lo rendono molto più performante di qualsiasi webcam per PC
disponibile oggi. Contiene altresì un +/-3g 8-bit 3-axis accelerometro che opera anche a 100Hz e una
porta di espansione.
60

- Secondo punto e legato al primo, è un oggetto facilmente reperibile in ogni negozio di videogiochi e
di elettronica.
I costi per la realizzazione sono veramente alla portata di tutti:
HARDWARE: wiimote (25 euro), adattatore bluetooth (4 euro), pennarello infrarossi (15 euro),
videoproiettore, pc, superficie (anche lavagna magnetica bianca o il muro!)
SOFTWARE: Bluesoleil per gestire il collegamento bluetooth (gratis!), Smoothboard per gestire la
Lim (gratis!). Si può comunque usare ogni tipologia di software del nostro PC (quindi anche quelli
delle Lavagne Interattive Multimediali ufficiali, rispettando ovviamente i termini d’uso).
29 - Cenni sugli sviluppi del sistema touch in altri ambiti e futuri progetti
La Microsoft sta sviluppando il "TouchLight", un software che dovrebbe rassomigliare a quello che
usava Tom Cruise in Minority Report e circola voce che dopo l'iPhone, la Apple sia pronta a lanciare
anche un nuovo iPod provvisto solo di schermo senza rotellina selezionatrice. Ed esiste anche un
programma che consente ai chirurghi di intervenire su immagini del cervello scattate durante la
risonanza magnetica, esplorando sinapsi e quant'altro sempre con il touch-screen.
29.1 - La tecnologia touch introdotta in ambito ludico – Il dispositivo
Nintendo DS
Alla consolle di gioco sviluppata dalla Nintendo e chiamata Nintendo DS può essere attribuito senza
ombra di dubbio il successo dell’uso della tecnologia Touch di tipo resistiva in ambito ludico.
La consolle di gioco Nintendo DS
61

29.2 - Apple iPhone
Apple si merita il riconoscimento per essere stata la prima a mettere
insieme tutti i pezzi per creare il primo modello nel 2007 di quello
che è divenuto lo standard de facto di quello che la gente cercava in
interfacce touch per i cellulari.
Cronologia storica e curiosità:
1. Nell'autunno del 2006, il prototipo non funzionava. Il telefono continuava a perdere telefonate.
Jobs fissò la dozzina di persone presenti nella stanza e disse "Non abbiamo ancora un prodotto."
L'effetto fu ancora più terrificante delle sue tipiche sfuriate.
2. Per le persone che lavorarono all'iPhone, i seguenti tre mesi furono i più stressanti della loro
carriera. Un dirigente sbatté la porta così forte che la maniglia si piegò chiudendolo nel suo ufficio.
Ci vollero ai colleghi più di un'ora e qualche colpo di mazza da baseball per liberarlo.
3. Qualche settimana prima di Macworld, Steve Jobs mostrò un prototipo a Stan Sigman,
l'amministratore delegato di AT&T. Sigman, insolitamente positivo chiamò l'iPhone "il miglior
telefono mai visto."
4. Circa il 40% di chi ha acquistato l'iPhone è un nuovo cliente per AT&T (l'operatore di telefonia
mobile con cui Apple è in esclusiva negli Stati Uniti) e l'iPhone ha triplicato il volume di traffico dati
in città come New York e San Francisco.
5. A Febbraio del 2005, in un piccolo hotel di midtown Manhattan, Steve Jobs presentò i sui piani a
Stan Sigman e a una manciata di alti dirigenti AT&T (all'ora chimata Cingular). Apple era pronta a
considerare un accordo di esclusività, ma era anche pronta ad acquistare traffico all'ingrosso e
62

diventare, di fatto, un operatore virtuale.
6. A un certo punto Steve Jobs incontrò anche Verizon (il più grosso operatore americano), ma questi
rifiutò un accordo con Apple.
7. Stime interne indicano che l'iPhone sia costato circa $150 milioni.
8. Internamente il progetto era conosciuto con il nome di P2: Porpora 2.
9. Quando i dirigenti Apple andavano al quartier generale AT&T si registravano sempre sotto il
nome di Infineon, la compagnia che Apple stava usando per costruire il chip.
10. Quando Steve Jobs annunciò l'iPhone a Macworld nel Gennaio del 2007, solo una trentina di
dirigenti l'avevano mai visto.
Illustrazioni sul funzionamento
63

29.3 - Microsoft Surface
Nel 2007 la Microsoft rilascia Microsoft Surface (nome in codice Milan) un tavolo interattivo multitouch.
Il dispositivo permette ad uno o più utenti di manipolare contenuti digitali con l'uso di
movimenti naturali, gesticolazione delle mani od oggetti fisici.
Microsoft Surface è un dispositivo progettato nel 2001 Steven Bathiche di Microsoft Hardware e
Andy Wilson di Microsoft Research.
Nel 2003, il team assieme a DJ Kurlander, Joel Dehlin, presentò l'idea al presidente della Microsoft,
Bill Gates. Più tardi, il team ampliatosi, portò allo sviluppo del primo prototipo soprannominato T1.
Questo prototipo era ispirato ad un tavolo prodotto dalla IKEA. Il team sviluppò anche alcune
applicazioni, tra cui un flipper, un browser di foto e un video puzzle. Nel corso dell’anno successivo,
Microsoft realizzò più di 85 prototipi per Surface.
Il design dell’hardware finale fu ultimato nel 2005.
Un prodotto simile fu usato nel film Minority Report. In quell’occasione, il regista Steven Spielberg
dichiarò di aver consultato Microsoft durante la realizzazione del film.
Surface fu rivelato dal CEO Microsoft Steve Ballmer, il 30 maggio 2007 al Wall Street Journal 'D: All
Digital Things'. Conference a Carlsbad, in California.
Dal 2008 l’impiego di Surface migrò in altre categorie : Ristoranti, hotel e, in generale, luoghi di
intrattenimento pubblico. Nelle prime versioni commercializzate il sistema operativo utilizzato era
Windows Vista; con l'uscita di Windows 7 la piattaforma è stata aggiornata al più recente sistema
operativo. Microsoft Surface è ormai in vendita anche in Italia (Maggio 2009), molto diffuso negli
studi dei Telegiornali, quali Sky TG24 e TG3 Linea Notte, che utilizzano questo strumento ormai da
diversi anni per mostrare al pubblico la rassegna stampa. . In alcuni alberghi e casinò, gli utenti
possono fare una serie di cose, come guardare video, visualizzare mappe, ordinare bevande, giocare e
chattare.
64

Caratteristiche della versione in commercio (dati Maggio 2009):
• Processore: Intel Core 2Duo (2.13 GHz)
• RAM: 2 GB di memoria RAM DDR2
• Disco rigido: 250 GB SATA
• Connettività: scheda di rete a Gigabit, connessione wireless IEEE802.11b e IEEE802.11g,
Bluetooth 2.0
• Monitor: 30-pollici XGA DLP®
• Scheda grafica: ATI X1650 con 256 MB di memoria dedicata
• Pressione massima sul Display: 3.5 kg per cm
• Dimensioni: 108 x 69 x 54 cm
• Peso: 90 kg con pannello acrilico
Microsoft Surface ha un'interfaccia utente a 360 gradi, un piano da 30 pollici riflettente con un
proiettore XGA DLP al di sotto della superficie che proietta l’immagine sulla parte inferiore, mentre
cinque telecamere ivi alloggiate registrano le riflessioni della luce infrarossa da oggetti o da dita
umane sulla superficie. Pertanto la tecnologia multi-touch di Surface non è sensibile direttamente al
tocco, ma utilizza una serie di videocamere per l'individuazione degli oggetti. La superficie è in grado
di riconoscere oggetti e quello dell’orientamento sia di oggetti che delle dita ed è multi-touch e multiutente.
Gli utenti possono interagire con la macchina toccando o trascinando con la punta delle dita
gli oggetti. Questa modalità di interazione con il computer è nota come una Interfaccia Naturale
Utente (Natural User Interface - NUI). Surface è stato ottimizzato per rispondere a 52 tocchi nello
stesso istante.
Oggi altri prodotti fanno concorrenza al Microsoft Surface come ad esempio il Sony atracTable
mentre lo stesso Surface è giunto alla seconda versione e chiamato SecondLight.
65

29.4 - Apple iPad
Il 27 Gennaio 2010, Steven Paul Jobs (CEO di Apple inc.) in conferenza mondiale presenta la nuova
creazione di casa Apple: l’iPad.
Caratteristiche:
• E’ alto 24,28 cm;
• E’ largo 18,97 cm;
• E’ profondo 1,34 cm;
• La versione Wi-Fi pesa 0,68 kg;
• La versione Wi-Fi e 3G pesa 0,73 Kg;
• La risoluzione dello schermo è di 1024 x 768 pixel con 132 dpi (punti per pollice).

• La diagonale è di 9,7” con la tecnologia LED IPS per una visibilità ottimale in tutte le
diagonali.
• E’ completamente touch-screen;
• Le memorie interne (flash) per l’archiviazione dei dati vanno a seconda dei modelli da 16 GB
a 64 GB.
• La batteria ha la durata dichiarata di 10 ore. Con un sistema di standby di quasi un mese
senza spegnersi completamente.
l’iPhone nell’AppStore.
Un dispositivo portabilissimo, in pratica un computer
con le caratteristiche singolari dei sistemi operativi
basati sui sistemi di casa Apple. Per essere più tecnici
il sistema operativo che monta e’ lo stesso utilizzato
dall’iPhone. Da qui si intuisce che la gestione dei
programmi segue la stessa linea di quella che viene
gestita tramite iPhone: si può caricare un programma
singolarmente per volta, si utilizza il tipico tasto
“home” per rientrare dalle applicazione in una
posizione standard base, e soprattutto già da adesso
come lo stesso Steve Jobs ha dichiarato, si potranno
usare i 140.000 applicativi messe a disposizione per
Per farlo si potrà utilizzare o la versione originale, quindi visualizzarli in un area piu’ piccola dello
schermo (cioè grande come quella dell’iPhone) oppure raddoppiando le dimensioni e adattandole
automaticamente. Quello che la casa di Cupertino ha cercato di rappresentare al meglio in questo
prodotto portatile ed innovativo, che viene secondo loro collocato tra la getione mobile (iPhone) e
quella di un LapTop è la possibilità di gestire iPad come un eBook reader: ovvero la possibilità di
leggere al meglio tutto quello che oggi viene rappresentato su carta, come i libri, la manualistica, le
riviste e soprattutto i giornali via web, creando uno schermo di dimensioni analoghe a quello che può
essere oggi un normale libro.
L’iPad offre anche la possibilità di essere montato
su di un dock o estenderlo con l’utilizzo di una
tastiera fisica reale per i più esigenti.
I modelli prodotti utilizzeranno la tecnologia WI-FI
per la connessione internet o potranno montare
sim per connessioni 3G come l’iPhone.
Tutti modelli utilizzeranno anche il sistema
Bluetooth e avranno la possibilita’ di essere connessi via cavo a sistemi di proiezione (visualizzazione).
67

Il Sistema Multi-Touch impiegato è lo stesso dell’iPhone ma la tecnologia è stata riprogettata per
essere adattata al display più ampio fornito dall’iPad. I tempi di risposta sono rapidi ed il sistema è
estremamente preciso. L’uso dello zoom e lo fogliare le immagini sono le stesse che nell’iPhone. In
definitiva l’iPad :
E’ un eBook reader che monterà un sistema proprietario per la
lettura dei libri (che potranno essere scaricati tramite il nuovo
apposito sistema online store di Apple : iBookStore, analogo
ad App Store per quello che riguarda invece i programmi).
E’ un iPhone a tutti gli effetti quindi utilizzerà tutte le
applicazioni gia’ in commercio con l’uscita dedicata di nuove
applicazioni (come la stessa Apple ha gia’ fatto per il loro
pacchetto ufficiale iWork).
Si potranno vedere video su youTube in HD, sfruttare la
musica di iTunes, si potrà usare la stessa tecnologia di
movimento (accelerometro) per i giochi e l’orientamento per la visualizzazione di immagini in portrait
o landscape.
68

29.5 - REARTYPE
Ormai è febbre da tecnologia touch. Eppure c'è ancora un grande problema da risolvere: toccare lo
schermo c'impedisce di vedere esattamente cosa stiamo facendo.
Qualcuno sembra essersene accorto e le più grandi società di produzione hardware si stanno
attrezzando per risolvere il problema.
La rivista New Scientist racconta del progetto LucidTouch, uno schermo LCD trasparente con
controlli tattili collocati nella parte posteriore. Da questo punto di vista lo sviluppo più avanzato è
quello portato avanti da James Scott, ricercatore d'interfacce dei laboratori Microsoft di Cambridge
che è sul punto dimostrare praticamente l'utilizzo di questo tipo di innovativi supporti.
Il prototipo si chiama RearType e permette un utilizzo fino a 10 dita contemporaneamente:
due file da 4 bottoni l'una nella parte anteriore (da controllare quindi con i pollici) e una tastiera
qwerty divisa in due e rotata per un miglior utilizzo secondo i criteri ergonomici.
Microsoft Research ha dato il dispositivo in prova a 12 persone specializzate nella scrittura da tastiera.
Le prove effettuate hanno dimostrato che dopo un’ora di apprendimento le persone riuscivano a
scrivere appena 15 parole al minuto, molto di meno di quanto si possa fare con una tastiera desktop.
Il dato è vicino solamente a quello di una tastiera touch-screen. La strada verso la creazione del
prodotto commerciale è dunque ancora molto lunga.

29.6 - Apple Black Hole
Forse l’iPhone dell’anno 2020. Dovrebbe essere composto da 4 componenti: la base di ricarica, il
prisma, il Black Hole e la confezione. Durante l’uso la palla nera centrale lieviterebbe per mostrare
all’utente tutte le funzioni grazie alla tecnologia olografica!
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Bibliografia
Argomento
Plato
Il primo schermo
touch con tecnologia
capacitive al CERN
Tactile Array Sensor
for Robotics
Flexible Machine
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Liveboard- pen-based
interactive display
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capacitive al CERN
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