wie würde eine "Benutzeroberfläche" (Flugsteuerung) für den Steuerstand eines Raumschiffs im Detail gestaltet sein

Eng eng und optimiert für minimale Crew

Es ist ironisch, dass im Weltraum das einzige, was extrem kostenintensiv ist, der Platz ist. Das liegt daran, dass die Lebenserhaltung sehr energiehungrig, wartungsintensiv und empfindlich ist, sodass Sie so wenig wie möglich davon verbrauchen möchten. Außerdem sind Nahrung und Wasser schwer, können ab einem bestimmten Punkt nicht mehr reduziert werden, um weniger Platz einzunehmen, und sind neben dem Treibstoff einer der größten bestimmenden Faktoren dafür, wie lange und wie weit eine Mission gehen kann. Um diesem entgegenzuwirken, müssen Raumfahrzeuge so optimiert werden, dass sie so viel wie möglich auf möglichst kleinem Raum unterbringen und so wenig Besatzungsmitglieder wie möglich einsetzen. Ein Kontrollzentrum für ein Raumschiff wird wahrscheinlich mit Maschinen vollgestopft sein und nur so viel Platz haben, wie für einige Besatzungsmitglieder in sitzender Position erforderlich ist.

Es wird wahrscheinlich tief unten in der Mitte des Schiffes sein, wo es auch so viel Panzerung wie möglich gibt. Es wird keine Fenster geben, da im Weltraum Kämpfe in Tausenden oder sogar Millionen von Kilometern Entfernung stattfinden und es wirklich nichts gibt, bei dem ein Blick aus einem Fenster helfen könnte. Sie würden wahrscheinlich einen Platz haben, an dem ein drucktaugliches Besatzungsmitglied die Kommunikation, Navigation und Steuerung übernimmt (wahrscheinlich stark durch Automatisierung unterstützt). Angelegenheit, denn Manöver im Weltraum können Stunden, Tage, Wochen oder sogar Monate dauern. Der Navigator führt einfach eine Reihe von Computerbefehlen aus, die der Computer dann ausführt (z. B. die Erhöhung der Beschleunigung um 2 % für die nächsten 8 Stunden, um die Wirkung einer bevorstehenden Gravitationsschleuder zu optimieren).

Die nächste wäre die Station des Ingenieurs, wo er sitzt, um die mechanischen Funktionen des Schiffes, den Kraftstoffstand, den Motorstatus, Schadensberichte usw. usw. zu überwachen. Die dritte wäre die Schützenstation, wo jemand die Schiffswaffen bedient, wahrscheinlich ebenfalls stark durch Automatisierung unterstützt. Denken Sie daran, dass der Ingenieur kein "Scotty" ist, der Reparaturen auf dem Schlachtfeld unter Beschuss durchführen kann. Alle tatsächlichen Reparaturen, die das Schiff benötigt, müssen einen Weltraumspaziergang beinhalten und können nicht im Kampf oder während das Schiff beschleunigt oder manövriert werden. Das gesamte Personal auf dem Schiff wird wahrscheinlich zumindest in der Lage sein, den Ingenieur zu unterstützen.

Der nächste ist der Kapitän. Die Idee eines Kapitäns, der in einem großen, zentral gelegenen Stuhl hinter und über allen sitzt, dramatisch gestikuliert und verbale Tiraden und witzige Widerhaken mit Bösewichten in einem Video-Chat auf einem riesigen Bildschirm austauscht, wird nicht passieren. Die Notwendigkeit eines "Kapitäns" wird etwas anders sein als bei traditionellen Marineschiffen. Er wird wahrscheinlich ein Fachexperte sein, der bei Bedarf bei den Aufgaben dieser drei Typen helfen oder übernehmen kann, wenn jemand im Kampf stirbt oder verletzt wird. Dies ist unwahrscheinlich, da alles, was sie trifft, sie wahrscheinlich alle töten oder das Schiff schwer genug beschädigen wird, um solche Maßnahmen bedeutungslos zu machen. Dennoch ist es gut, Notfälle zur Verfügung zu haben, da ein Besatzungsmitglied während der Ausfallzeit des Schiffes bei einem Unfall genauso leicht getötet oder verstümmelt werden kann. Der Kapitän wird wahrscheinlich im jetzt sehr beengten Kontrollzentrum sitzen, um sicherzustellen, dass das gesamte Personal optimal arbeitet, Missionsbefehle übermittelt und allgemein bei den Operationen von seiner Kommandokonsole aus sowie bei Aufgaben behilflich ist, wenn es hektisch wird. Es wird wahrscheinlich sehr wie ein Space-Shuttle-Cockpit ohne die Fenster aussehen. Alle werden wie Sardinen eingepfercht und haben nur so viel Platz, wie für die Bedienung ihrer Station und den Ein- und Ausstieg aus der Leitstelle benötigt wird.

Ein Kriegsschiff wird wahrscheinlich nur 4 Personen benötigen, um im Kampf zu operieren, und wird wahrscheinlich das 3- bis 4-fache dieser Anzahl an Spitzen haben. Dies sind Ersatz für den Fall, dass Schlachten oder Operationen Wochen oder Monate dauern und die Mitglieder Schlaf brauchen, das Schiff aber trotzdem ständig besetzt sein muss, falls eine Überraschung auftaucht. Dies ist eine Wachrotation, die eine gewisse Redundanz bei der Besatzung gewährleistet und auch sicherstellt, dass niemand ein bewaffnetes Kriegsschiff besetzt, nachdem es 72 Stunden wach war.

Die Dinge ändern sich jedoch abhängig von der Funktion des Schiffes, ich bin ehemaliges Militär, also kann ich Ihnen eine allgemeine Vorstellung davon geben, wie Kampfeinsätze funktionieren, aber ich weiß nicht viel über Dinge wie Transportmissionen oder wissenschaftliche Expeditionen. Zivile Schiffe werden wahrscheinlich ein bisschen (ein bisschen, nicht viel) mehr Platz haben und mehr Besatzung befördern, wenn sie etwas ausführen, das mehr Arbeitskräfte und eine lange Zeitdauer erfordert, da wissenschaftliche Expeditionen Jahre dauern könnten und selbst einfache Frachtfahrten Monate dauern könnten . Aber die Lebenserhaltungsabschnitte werden immer ziemlich klein sein und insgesamt einen kleinen Teil des Schiffes ausmachen. Realistische Raumschiffe sind hauptsächlich Treibstoff und Motoren mit einer winzigen Nutzlast und einem winzigen Aufenthaltsbereich im Verhältnis zur Größe der Treibstoffmenge, die zum Beschleunigen und Abbremsen des Ganzen erforderlich ist.

Die Größe eines Schiffes hat nichts mit der Größe seines Kontrollzentrums zu tun. Ein massives Schiff kann immer noch von einem winzigen, schwer gepanzerten Raum aus gesteuert werden, der sich tief in der Panzerung und den Aufbauten des Schiffes befindet. Ein solches Cockpit könnte ein Schiff von der Größe eines Kreuzfahrtschiffes steuern.

Benutzeroberflächen sind schwierig; sehr hart.

Menschen und Schiffe jeder Art und Größenordnung bilden zweiteilige Systeme. Zusammen erreichen sie alle Missionen/Ziele, die das Schiff erfüllen soll. Menschen sind außergewöhnlich gut in der Planung und im Umgang mit betrieblichen Ausnahmen (wenn die Dinge einfach nicht wie geplant laufen). Sie stinken am Umgang mit langweiligen, alltäglichen, sich wiederholenden Funktionen. Sie verlieren schnell das Interesse. Glücklicherweise sind Maschinen außergewöhnlich gut darin, die langweiligen, alltäglichen, sich wiederholenden Aufgaben zu bewältigen, nach denen Menschen stinken. Maschinen sind im Allgemeinen schlecht darin, mit neuen Szenarien oder wirklichen Ausnahmesituationen umzugehen.

Menschen haben auch eine begrenzte kognitive Belastbarkeit. Es gibt nur so viele Informationen, die man gleichzeitig in ihre Köpfe stopfen kann, und ihre Aufmerksamkeit ist streng einzigartig; Sie können nicht mehr als eine Aufgabe gleichzeitig bewältigen. Wir erinnern uns auch daran, dass größere und leistungsfähigere Systeme fast immer komplizierter sind als kleinere Systeme. Diese komplizierteren Systeme übersteigen leicht die kognitiven Fähigkeiten eines einzelnen Menschen.

Die Benutzeroberfläche hängt auch stark vom Design und der Funktion des zu steuernden Systems ab. Für ein Fusionskraftwerk, das eine Turbine zur Stromerzeugung betreibt, wären die Drehzahlen für diese Turbine eine entscheidende Information. Bei einer Fusionsanlage, die nur Strom ohne Turbine erzeugt, müssen keine Drehzahlen überwacht werden.

Designprozess

Das Entwerfen von Benutzeroberflächen ist schwierig. Der Suchraum für Benutzeroberflächen ist riesig. Angesichts der Komplexität des Raumschiffbetriebs ist es fast unmöglich, a priori darüber nachzudenken, was benötigt oder nicht benötigt wird. Ein Teil davon besteht darin, einfach verschiedene Benutzeroberflächen auszuprobieren, um zu sehen, was funktioniert.

Das Entwerfen von Benutzeroberflächen für ein Raumschiff ist nicht weit davon entfernt, das Schiff selbst zu entwerfen. Die beiden Prozesse sind hochgradig integriert.

UI-Designprozess

1. Bestimmen Sie, welche Systeme notwendig sind, damit dieses Schiff funktioniert. Geht man von einem Raumschiff aus, sind dies Systeme wie Waffen, Sensoren, Kraftwerke, Lebenserhaltung, Navigation/Manövrieren und so weiter.
2. Entwerfen Sie diese Systeme; welche Komponenten erforderlich sind, mit groben Annäherungen für Toleranzen an diesen Komponenten.
3. Finden Sie die Annäherungen erster Ordnung dafür heraus, wie diese verschiedenen Systeme miteinander interagieren werden.
4. Bestimmen Sie, was automatisiert werden kann. Je mehr automatisiert werden kann, desto einfacher ist die Bedienung für die Besatzung und desto geringer sind die Anforderungen an die Besatzung. Dazu gehört, herauszufinden, welche Informationen gefiltert/übersetzt werden müssen, damit Menschen darüber nachdenken können. Beispielsweise ist es wahrscheinlich nicht so hilfreich, einem Menschen rohe Spektrendaten über die Abgasfahne eines ankommenden Raumschiffs zu geben, wie die Angabe "Dies ist ein Wasserstoff-Uran-Fackelschiff mit einer 1-GW-Fackel, die mit 101 % der erwarteten Kapazität läuft".
5. Entwerfen Sie für alle Aufgaben, die Menschen erledigen sollten, eine Benutzeroberfläche, um die entsprechenden Informationen und die richtigen Steuerelemente zur Manipulation dieses Systems anzuzeigen. Es würde den Rahmen dieser Antwort sprengen, zu beschreiben, was beim UI-Design richtig und was falsch ist. Große Unternehmen wie Microsoft, Google und Apple haben Jahrzehnte und unzählige Summen in die Entwicklung und Veröffentlichung von Benutzeroberflächen und Richtlinien für Benutzeroberflächen investiert. Dies ist ein außergewöhnlich schwieriges Problem.
6. Sammeln Sie Informationen darüber, was funktioniert und was nicht funktioniert. Welche Informationen werden benötigt, sind aber nicht vorhanden und welche Informationen werden nicht benötigt? Wiederholen Sie diesen Schritt so oft wie nötig.

Umgang mit Scheitern

Die Benutzeroberfläche muss auch mit dem Ausfall verschiedener Komponenten fertig werden. Was tun Sie, wenn Ihre wichtigste taktische Benutzeroberfläche versagt? Was macht der Kraftwerksingenieur, wenn er die Hauptstromversorgung verliert, aber trotzdem alle Hilfsstromsysteme überwachen muss? Bei kritischen Systemen muss es eine Möglichkeit geben, den Systemzustand zu beurteilen und zu kontrollieren, wenn das Raumschiff die normalen Betriebsbedingungen verlassen hat (z. B. schwere Schäden während eines Feuergefechts).

Sie müssen auch mit UI-Fehlern fertig werden, wenn das System/die UI gefährliche Betriebsbedingungen nicht verhindert. Der Therac-25 ist ein hervorragendes Beispiel, bei dem eine Benutzeroberfläche nicht die richtigen Informationen anzeigt und das System selbst nicht über die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen verfügt. Als Schiffs-/UI-Designer müssen Sie diese Art von Ereignissen verhindern.

Kognitives Kontinuum

Als UI-Designer besteht Ihre Aufgabe darin, der Crew die erforderlichen Informationen zu präsentieren, damit sie an jeder Mission teilnehmen können. Dies hängt vollständig von der Art der Arbeit ab, für die jedes Besatzungsmitglied verantwortlich ist. Navigatoren benötigen andere Informationen als Kraftwerksingenieure. Aufgrund ihrer Verantwortlichkeiten werden sie auch unterschiedliche Funktionen wahrnehmen.

Menschen können nur so schnell denken und nur so viele Informationen verarbeiten und haben nur so viel Toleranz für Wiederholungen. Daher müssen die Maschinen/Computer im Schiff mit dem langweiligen Zeug umgehen und auch die absurden Datenmengen filtern, damit die menschlichen Operatoren nicht überlastet werden.

Entwurfsüberlegungen

Jemand hat ein Spiel rund um hyperrealistische Raumschiffsteuerung geschrieben. Scott Manley hat einen Rundgang gemacht . Es gibt auch Startprozeduren für echte Flugzeuge, die auch von DevilDogGamer verfügbar sind. Zugegeben, diese beiden Demonstrationen sind für einzelne Pilotenfahrzeuge, aber sie demonstrieren die Komplexität, die in echten Fahrzeugen leicht zu finden ist.

Da wir noch keine fiktiven Raumschiffe haben, wird jede Benutzeroberfläche für diese Schiffe rein spekulativ sein.

Die genauen Steuerungen würden stark davon abhängen, für welche Art von Schiff sie bestimmt sind

Ich würde denken, dass in den meisten Szenarien ein Supercomputer für die meisten detaillierten Operationen verantwortlich wäre, wobei ein menschlicher Pilot grundlegende Anweisungen geben würde. Ein Pilot könnte beispielsweise einen Befehl eingeben, nach links zu gehen, während der Computer tatsächlich die genauen Spezifikationen des Manövers berechnet und die Motoren, Scanner und alles andere steuert.

Trotzdem würde es wahrscheinlich Knöpfe und Schalter für alles geben, falls der Computer ausfallen sollte. Der Pilot müsste immer noch gut ausgebildet sein, nur für den Fall, dass etwas schief geht.

Und natürlich würde es einen Selbstzerstörungsknopf geben, weil man ohne einen einfach kein Raumschiff haben kann.

Menschen können mit viel mehr Komplexität umgehen, als die solide Oberfläche einer Steuertafel zulässt. Fügen Sie diesem intelligenten UX-Design hinzu, sodass Dinge, die Sie sehen müssen, nur dann sichtbar sind, wenn Sie sie sehen müssen, und wir haben einen Gewinner.

Aber wie sieht das aus? Zum einen muss man sich komplett von der Idee der Steuerplatinen lösen. Zu einschränkend.

Unsere Schwesterseite SciFi.SE hat die richtige Idee. Verwenden Sie ein Matrix-ähnliches Steuerungssystem, bei dem die Körperlichkeit des UX-Systems nicht vorhanden ist.

( Klicken für größere Ansicht )

Sobald Sie ein zu 100 % softwaregesteuertes UX haben, können Sie es so gestalten, dass es die Möglichkeiten von Menschen nutzt, unabhängig davon, was die tatsächlichen Bedürfnisse des Schiffes sind. Der zugrunde liegende Computer erledigt die ganze schwere Arbeit.

In einer idealen Welt ist das physische UX also eine bequeme Couch mit einem Kopfband, an dem viele Drähte befestigt sind – oder mit einer Sonde, die in den Nacken gesteckt wird. Keine Fenster, keine Schalter, keine Blätter, nicht einmal eine Anzeige. Alles geht direkt ins Gehirn.

Ich glaube, Pixar hat das in „ Lifted “ per Videodokumentation dokumentiert:

Es ist schwer, sich eine flexiblere Benutzeroberfläche als Tausende von Paddelschaltern vorzustellen ...

Ich möchte eine Tangente treffen. Das ist ein Paradebeispiel für Datumsstempelung durch Elektronik. Wir sprechen zum Beispiel von einer Brücke oder einem Raumschiff. Dies scheint ein klassisches Sci-Fi-Element zu sein, und SCi-Fi ist alt . Aber das Wie hängt stark von der Zeit ab, in der das Design geschrieben / gedreht / erstellt wurde.

• In den 50er Jahren waren das viele Kupplungen und Räder und winzige grüne Bildschirme. Und der Navigator kann die genaue Route von einem riesigen Computer ausdrucken. Der Eingang zu letzterem wurde in Lochkarten eingespeist.
• Oder in den 1900er Jahren waren das Räder und Kompasse und Telefone, um die Maschinenmannschaft anzurufen.
• In den 70er Jahren waren das überall Tastaturen und CRT-Monitore.
• In den 80er Jahren würde das den Cyberspace so zeigen, wie sie ihn sich damals vorgestellt haben.
• Irgendwann um die 90er herum wäre das so etwas wie die Steuerung eines Düsenjägers.
• Heutzutage wäre das eine Art Virtual-Reality-Head-up-Display.
• Eine typische Sci-Fi-Vision (ab den 90er Jahren) ist zum Beispiel eine Art Neurointerface, das mental ein Glied ersetzt. "Wenn ich ein Schiff steuere, vergesse ich, dass ich eine linke Hand habe." (c) Lafier aus „The Crest of Stars“.

Die richtige Antwort auf Ihre Frage hängt also von der Ästhetik ab, die Sie anstreben.

Die andere Option ist, dass die KI das Schiff steuert und die Leute einfach sagen, was sie wollen.

KI hätte schnellere Reflexe und eine bessere Kontrolle als jeder Mensch.

Es ist, als würde man fragen, welche Bedienelemente für ein selbstfahrendes Fahrzeug benötigt werden. Abgesehen davon, dass Sie dem Fahrzeug sagen, wohin Sie fahren möchten, sind keine Kontrollen erforderlich.

Hier ist ein Präsentationsvideo von Rolls Royce, in dem sie ihre Pläne für ein Kontrollzentrum an Land vorstellen, in dem Bediener Flotten von KI-gesteuerten Schiffen überwachen. Sie wollen seine „High-Tech, aber mit aktueller Technologie machbare“ Natur betonen, daher Drohnen, Touch-Interfaces

Eine weitere Präsentation, diesmal ein holografisches Display, das eigentlich eine Projektion auf einen Vorhang aus fein zerstäubtem Wasser ist

Eine andere Art von Interface, ein DJ-Mixer, der anstelle von Knöpfen, Schaltern und Schiebereglern Plexiglasblöcke verwendet, um Sounds zu mischen und zu manipulieren