On ne traitera ici que de l'interface des tres humains avec les ordinateurs et on ne s'appesantira pas sur les autres lments voisins tels que magntophones, appareils photos, tlviseurs, voitures etc. qui mriteraient probablement d'tre tudis paralllement. On ne traitera pas du problme plus gnral de l'histoire de l'volution des applications dans leurs relations avec les utilisateurs.
Les premiers ordinateurs (et ceci s'est retrouv quelque peu sur les premiers micro-ordinateurs, tels les Micral N, Altair) n'avaient comme interface externe de commande que deux boutons: un bouton RESET et un bouton START. Le premier remettait zro l'tat de la machine, le second mettait en marche "le" programme. D'autres appareils (lecteur de cartes perfores, lecteur de bande perfore, batterie de commutateurs) servis sparment par l'oprateur donnaient l'ordinateur les instructions ncessaires.
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L'interface humain-machine des tlviseurs et des
moniteurs (appele OSD On Screen Display) est intressante noter par
sa simplicit matrielle gnralement trois boutons et ...sa complexit
d'utilisation. Elle utilise la caractristique de "time-out" soit pour valider
une entre ... soit pour annuler une slection. Le caractre peu
frquent des retouches des
rglages de brillance, couleur... assure que le mode d'emploi est redcouvrir
chaque utilisation.
Il est frquent de rencontrer sur les OSD des montres et des appareils
audio-visuels des menus circulants o les options sont appeles, chacune
leur tour, par la pression sur un bouton unique; l'ordre des options et
parfois l'appellation de leur fonction n'ont gnralement rien
d'instinctif. Pour faire des conomies, le concepteur a restreint les
possibilits en ne permettant pas la navigation dans les deux sens. Il
existe, par exemple, des horloges qui ncessitent 59 appuis pour retarder
l'heure d'une seule minute. Plus gnralement la correction d'une erreur
de frappe est pour le moins fastidieuse.
Ce genre d'interface existe aussi sur des vhicules et aura probablement
contribu dvaluer l'lectronique embarque dans les automobiles.
La cause de ces disfonctionnements est en gnral la recherche du cot
minimum en adoptant des crans trs petits et en diminuant au maximum le
nombre de boutons.
| En gnral, la premire gnration d'ordinateurs incluait des outils complmentaires (srie de switches ou de boutons) pour entrer des donnes complmentaires et affichages de rsultats sur des lampes. Une machine comme le Gamma 30 utilisait la plupart du temps ce type d'interface. |  RCA/Bull Gamma 30 (Aconit) |
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Le pupitre du S/360 d'IBM offrait l'oprateur un ensemble similaire. En grande partie pour des raisons de cot ces pupitres spcialiss se sont rarfis partir de la fin des annes 1960. |
Ramens un affichage de quelques chiffres hexadcimaux, ils ont t relgus l'intrieur des armoires des machines et restrent connus seulement du personnel de maintenance du constructeur.
Si sur la gnration 1960, on fit un usage de boutons afficheurs comportant une ou plusieurs lampes et des caches de couleur multiple, la pression sur les cots les fit disparatre et le sens des rares afficheurs devint dpendant du contexte. Encore heureux, quand le bouton RESET n'a pas aussi disparu, remplac par l'interrupteur gnral de courant. L'impact sur la fiabilit de ces coupures de courant pargna heureusement cette solution extrme sur les grands ordinateurs.
Lorsque la multiprogrammation est apparue la fin des annes 1950, le reporting par des rsultats par recopie des tableaux lumineux montra vite ses limites et le besoin d'un listing sur une machine crire s'imposa (Gamma 60).
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D'autre part les boutons RESET et START devaient tre muls pour chaque programme sparment. La machine crire utilise cette fin fut aussi utilise en entre cette fin et un interprteur de commandes commena faire partie du systme d'exploitation alors naissant.
Cette architecture commena poser des problmes lorsque de plus en plus de messages mis par les programmes d'application taient dirigs vers la machine crire. Ces messages pouvaient empcher l'oprateur d'envoyer des commandes. Le mme phnomne se rencontra dans les systmes time-sharing qui au dbut taient particulirement ddis la mise au point de programmes. C'est ainsi que naquit l'invention du BREAK qui forait la priorit de l'interprteur de commandes.
En fait le signal BREAK trouve son
origine dans l'interruption qui permettait un tlimprimeur (Teletype) de faire
savoir son interlocuteur de se mettre en rception –et bien entendu d'interrompre
l'mission- en coupant le courant (le tlgraphe marche en boucle de courant) pendant
de seconde. La touche BRK existait sur les tlimprimeurs Teletype 33 et 35 KSR et
ASR utiliss dans les premiers systmes time-sharing.
Cf
http://www.multicians.org/thvv/7094.html
Une alternative au RESET assur par la commande Break est l'utilisation de time-out o une commande est "automatiquement" annule lorsque le temps de rponse de l'oprateur dpasse un certain temps. Ce type d'interface rencontr dans le systme local des tlviseurs et des crans, aussi qui peuvent exister aussi dans le systmes (cf. double-click) prsente des contraintes svres d'adaptation de l'oprateur. Ils sont nanmoins invitables et sont utiliss dans la vie courante dans des systmes automatiss (dsarmement des alarmes ) ou non (premption des chques, dates limites des impts...) Ils exigent des soins particuliers pour s'assurer que les time-out ne soient dpendants que du temps pass sans tre influenc par la vitesse de traitement ou d'autres facteurs ignors de l'utilisateur.
.
C'est ainsi que s'est stabilise la dfinition du CLI command level interface ne sur les systmes time-sharing et reprises dans les systmes d'exploitation des stations de travail (mode CONSOLE d'UNIX) ainsi que sur CP/M et MS/DOS. Cette interface subsiste encore aujourd'hui plus ou moins apparente. L'interface "console" a t souvent complte par l'emploi de "touches de fonction" qui compltait l'ensemble de caractres et diminuait le nombre de frappes ncessaires ainsi que les erreurs de frappe dans les "noms de commandes" qui conduisaient souvent des ractions aberrantes du systme d'exploitation.
Une volution qui n'eut gure de suite fut l'interprteur de commandes interactif au niveau de chaque caractre o le systme remplissait lui-mme les fins de mots et facilitait la correction des erreurs. Cette formule fit le succs du langage PAF et des commandes de la CAB500. Cette solution n'tait applicable que lorsque l'interprteur de commandes tait le programme principal de la machine –situation qui ne se retrouvera que sur les micros 15 ans plus tard.
Les premiers affichages cran cathodique pour ordinateurs utilisrent la technologie de l'oscilloscope. Cette technologie se rpandait depuis les annes 1930 en parallle avec le balayage par lignes tlvision. Il y eut aussi le balayage tournant utilis dans le radar (PPI) qui ne semble pas avoir t repris dans les ordinateurs. Le balayage oscilloscope se plaait bien pour des crans graphiques o lignes et courbes taient gnres par des programmes mathmatiques ou de conception assiste. Qui peut le plus peut le moins et ce systme a t utilis pour tracer des lettres et du texte.
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Au milieu des annes 1970, les crans, grce en partie une technologie de base drive de la tlvision –raster technology- devinrent moins onreux et beaucoup plus fiables que les machines crire. C'est ainsi que les "glass teletypes" remplacrent les machines crire de manire quasi transparente au logiciel. Bien entendu, les messages conserver devaient tre archivs et imprims sparment. Les terminaux DEC VT100 et leurs mulateurs restrent les dispositifs standards de UNIX pendant les annes 1980.
 DEC VT-100 |
En parallle, pour ne pas bloquer tout le systme en cas de panne mcanique sur l'imprimante associe la console, la plupart des systmes ont propos l'enregistrement des messages de l'oprateur sur un journal (fichier log) sur disque, permettant de rsoudre hors ligne et distance certains des problmes rencontrs.
Les paramtres des commandes devinrent
de plus en plus nombreux mesure que les systmes d'exploitation devenaient de plus en
plus "comprhensifs" ;>) Le remplacement des valeurs optionnelles par des
virgules ne rsolvaient pas tous les problmes et le "state of the art" la
fin des annes 1970 devint celui des commandes par menu o les paramtres taient
insrs par l'oprateur. Plusieurs variantes de ce systme o le nom du paramtre et
mme le format des donnes tait affich ct de la zone d'entre: les appareils
l'cran "non adressable" o les paramtres est rentr chacun leur tour,-par exemple
l'interface Minitel, et ceux –plus ou moins inspirs du 3270 IBM o un cran
adressable permet de saisir plus aisment plusieurs champs en une interaction.
Ces facilits furent utilises relativement pour l'usage interne du systme
d'exploitation. Elles furent d'abord rodes dans l'environnement des programmes
utilisateurs transactionnels. Pour GCOS7, c'est d'abord une extension du langage de
description des transactions (PREFORMS) qui devana le systme de menus GCL de GCOS7.
Un perfectionnement de l'utilisation des crans adressables a t la dfinition d'une "bote de dialogue" associant aux champs command et paramtres une liste des options par menu-droulant, un contrle du type des paramtres (champs numriques, dates...) et distribuer dans le terminal un contrle de la prsentation. En pratique, il faudra attendre le milieu des annes 1990 pour voir normaliser des langages - Javascript par exemple - adaptables plusieurs types de terminaux et de systmes.
L'interface "menus"
inclut aussi le plus souvent un choix des commandes par simple slection dans une liste
des commandes autorises par le contexte. Ces choix sont tous visibles, dans un menu
droulant (Xerox, puis MacIntosh et Windows) ou dans un menu droulant privilgiant la
frquence de rfrence (Microsoft Office 2000). C'est au dbut des annes 1980 que
IBM a propos le standard CUA (partie de SAA System application architecture) qui standardise le fameuse premire ligne
FILE, EDIT, DISPLAY…HELP que presque tous les
diteurs de logiciels adoptrent.
Le gros avantage de ce type d'interface est de contribuer unifier l'interface des
programmes d'application diminuant d'autant le processus d'apprentissage des utilisateurs.
Assez rapidement le systme de base de SAA fut complt par l'adoption de menus en cascade, ou sous-menus.
Ce type de menus a t srieusement altr la fin des annes 1990: la barre de menus a t remplace dans de nombreux programmes multimdia par des boutons microscopiques rpartis suivant l'inspiration des auteurs et requrant une longue recherche par les utilisateurs non familiers de l'application.
D'autre part, certains programmeurs d'applications dont Microsoft partir de 1998 a dcid de ne plus invoquer un programme avant de lui faire "ouvrir" un fichier, mais simplement de cliquer (une fois ou deux) sur le nom du fichier, ce qui chargeait automatiquement l'application cratrice (ou un de ses avatars). Le type de fichier a t rendu (par dfaut) invisible de l'utilisateur ce qui a rendu possible des guguerres entre les diteurs pour capturer leur profit les types de fichiers les plus connus (.doc, .mp3 etc...).
La barre de menus occupant trop de place en haut des crans minuscules des PDA et des tlphones a t dplace (par exemple dans Windows Mobile) et les menus droulants ont perdu leur caractre standard.
Il faudrait aussi noter que certaines interface homme-machine s'inspirent de la solution utilise dans les machines crire mmoire des annes 1960 (ex: IBM, Olivetti) qui est de prparer une squence de caractres dans une mmoire tampon et ensuite de l'insrer l'endroit voulu comme paramtre.
Plusieurs applications contemporaines sont de ce type:
| -l'interface des FMS (flight management system computer) des avions civils modernes et probablement aussi les militaires o les paramtres sont entrs aprs frappe dans une zone d'dition. A chaque champ est associ un bouton sur le bord de l'cran. Cette solution vite l'usage de la souris ou du joystick peut-tre plus difficile utiliser dans un environnement secou. |  |
| -l'interface IME (input method editor)des langages non-europens et plus particulirement le chinois, japonais et coren o l'dition des caractres complexes se fait dans une zone spciale en bas de l'cran. La frappe se faisant en alphabtique (pinyin chinois ou romanji japonais) ou en syllabique (hiragana japonais). Cette mthode n'est gure utilise que pour les paramtres les noms de commandes tant soit par menu soit en anglais. |  |
-l'emploi de l'criture manuscrite par les Palm et les Tablet PC (sous le noms de graffiti ou d'autres similaires) reprend le principe de l'IME en permettant l'utilisateur de composer et d'diter dans un tampon les paramtres de la commande.
Une version similaire –du point de vue architecture, mais videmment pas du point de vue oprabilit- est l'utilisation de la commande vocale pour entrer commandes et paramtres. Elle est cependant sensible l'environnement et apparat encore rserve des utilisateurs particuliers.
L'adoption du mcanisme de fentre de taille adaptable posa le problme du
mapping entre le fentre dfinie par l'usager et l'image propose par le programme. La
plupart du temps la fentre ne couvre qu'une partie de l'espace offert par le programme,
d'o la ncessit de pouvoir dplacer la fentre sur cet espace. Il y eut longtemps
un dbat pour savoir si l'action de l'oprateur tait de dplacer le document
derrire une fentre fixe ou de dplacer la fentre devant le document. La plupart des
programmes ont choisi la seconde solution, mais pas tous, en particulier pas ni Adobe
(Acrobat Reader) ni tous les programmes d'affichage de cartes. Le widget de dplacement
est celui des barres verticales et horizontales d'"ascenseurs".
Un autre problme a t de naviguer dans une squence d' images (que ce soit des
slides de prsentation, des albums de photos ou un film d'images animes, ou mme des
articles d'une base de donnes). Le mcanisme qui a t introduit au milieu des
annes 1980 est celui du widget magntoscope avec ses icnes de marche avant,
arrt et retour rapide aux extrmits. videmment, le mme widget a t utilis
pour le son.
L'interface graphique ncessite en principe l'utilisation d'un dispositif de pointage spar du clavier. Cependant, le prix lev de ces dispositifs jusqu'aux annes 1990 fit qu'il tait possible de se servir des flches du clavier et de touches de raccourci (utilisant la touche CTRL ou pomme du Mac comme prfixe). L'utilisation simultane de trois touches compliqua encore l'usage des GUI sans le dispositif de pointage dont le prix de revient diminua sensiblement.
Apple Macintosh (Aconit)
Des guerres de religion eurent lieu sur les boutons de la souris: Steve Jobs de Apple se prsenta comme le chantre de la simplicit avec la souris un bouton, ce qui gnralisa l'usage du double click. Les designers de programmes de CAO furent les chantres de la souris 3 boutons. Microsoft se convertit une utilisation gnralise du click-droit. En parallle, se droulrent des procs sur la brevetabilit des icnes mettant aux prises Apple, Xerox, Microsoft, IBM et Hewlett-Packard.
On notera que des essais de perfectionnement de la manipulation de la souris ont t introduits par logiciel dans les pilotes de souris, comme l'attraction "magntique" du curseur vers les botes de rponse ou le "prpositionnement" du curseur sur la rponse escompte. Ces perfectionnements restent le plus souvent optionnels.
D'autres solutions alternatives la souris existent comme la molette de navigation dans les menus simples (menus des PDA ou bornes de dlivrance des tickets de mtro) ou cran tactile (ex: bornes musographiques). Ce solutions sont rputes plus abordables pour les "ignares du mulot", elles prsentent souvent des avantages de robustesse qui compensent un interface plus frustre.
Par contre, il faut noter un abandon presque total du "light-pen" une des solutions nes des applications radar des annes 1960 et utilisables mme avec les crans du type oscilloscope. Un problme d'ergonomie physiologique pour des crans le plus souvent verticaux semble en tre le responsable.
Il est encore difficile de se prononcer sur les tablettes graphiques spares de l'cran qui ne sont pas sensibles ce problme. Elles prsentent l'avantage d'une similitude de mouvements avec l'criture manuscrite avec les risques d'garer le crayon sans fil ou de le faire tomber lorsqu'on reprend le clavier, le crayon avec fil prsentant par ailleurs d'autres inconvnients. On peut noter quelques problmes potentiels: la liaison entre crayon et la tablette se fait par radio, et ne ncessite pas de contact physique; dans certains cas, c'est un avantage, mais le pointeur peut s'envoler aux limites de l'cran et ncessite une enqute pour la retrouver. La conversion "intelligente" de l'criture manuscrite pose le problme d'une adaptation dynamique du dictionnaire au langage de l'utilisateur qui sera souvent amen mler des mots trangers son discours manuscrit.
Un lment de l'interface
homme-machine non directement visible mais nanmoins essentiel est le presse-papiers,
rserve de mmoire servant au
Les fentres sont maintenant flottantes, c'est dire que l'oprateur peut les replacer en un endroit quelconque de l'cran ou mme en dehors dans un cran virtuel. Ce mcanisme d'cran virtuel est souvent mal connu de l'utilisateur Windows et requiert sur les systmes Unix un mcanisme spcifique.
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Une fois l'interface multi-fentres acquise, les primitives de dessin tablies dans le systme d'exploitation se trouvrent disponibles aux applications Windows et permirent des applications plus conviviales. Le problme de la spcification des paramtres se trouva simplifie non seulement par les "menus droulants" contextuels mais aussi par les barres d'outils qui permirent de limiter l'usage du clavier pour beaucoup d'applications. |
Sans que la structure interne de l'interface de commande soit sensiblement modifie, il devint possible de piloter compltement des applications de CAO sans utiliser le clavier. Les menus droulants ont t complts vers 1995 par des onglets, souvent plus esthtiques et qui sont un embryon d'une navigation 3D, ou du moins d'un bureau multi-couches.
Un des objets les plus utiliss dans l'interface humain-machine est le fichier. La reprsentation initiale des noms de fichiers par un abrg en 8 caractres (plus le type) fut complte sous Windows 95 par des noms longs plus descriptifs introduits d'abord sur Unix et le Mac. de plus en plus l'option d'afficher des vignettes des fichiers images s'est rpandue dans les programmes de gestion de fichiers.
La panoplie des widgets de base de Windows s'est enrichie au dbut des annes 1990 par l'introduction des curseurs horizontaux et verticaux, des cadrans circulaires redonnant aux commandes un "look" analogique dont l'avantage principal est de rendre les entres au clavier dans certains programmes d'application quelque peu marginal. Bien entendu des programmes comme les simulateurs de vol utilisent tous ces "controls", mais en introduisent des supplmentaires via des processus asynchrone se droulant en parallle avec le programme principal.
Le systme de fentres
Des complments importants sont arrivs avec l'introduction des navigateurs Web (initialement au CERN, puis avec Mosaic pour la version graphique). L'apport essentiel est l'introduction de l'hypertexte liant potentiellement le monde entier l'interface homme-machine).
Une addition faite dans les navigateurs, l'occasion de leur concurrence froce de la fin du XXe sicle et qui n'est pas sans poser de problmes l'utilisateur, est le mcanisme des pop-ups windows, l'accs volontaire une page par l'hypertexte entrane l'affichage de fentres dont certaines n'affichent mme pas d'icnes de rduction ou d'arrt ou se rgnrent d'elles-mmes en cas d'arrt. Les pop-up windows sont nanmoins utiles pour afficher l'Aide ou une fentre de saisie. Dans le mme ordre d'ide la proposition, dans une fentre pop-up, de reconnexion immdiate Internet pour mise jour (gratuite ou payante) d'un logiciel fait partie des dviations de la vague Internet.
Dans le cas d'une utilisation Web, on notera aussi les applications du type PUSH : les chanes de diffusion d'informations qui prsentent les mmes avantages et inconvnients que leurs anctres machines d'oprateurs des annes 1960 (risque de saturation, cacophonie et richesse de fonctions).
Enfin, une dimension supplmentaire de
l'interface commence apparatre : au lieu d'en "bureau" surface en deux
dimensions, certaines applications sont en train de permettre une troisime dimension en
permettant l'utilisateur de modifier l'aspect de l'cran en modifiant le point de vue.
Les programmes de simulation d'une interface en 3D, comme un cockpit d'avion, sont parmi
les premiers) exprimenter cette variante qui pourrait tre tendue d'autres
applications o l'cran est trop encombr par des widgets inutiles dans le contexte
actuel, mais qui ont besoin d'tre retrouvs rapidement par l'oprateur.
Le dispositif de pointage dans un environnement 3D n'est pas encore normalis, mais on
peut penser que la souris multi-boutons molette constitue un dispositif acceptable
sinon trs intuitif.
Un aspect dont on parle
depuis longtemps mais qui ncessite du temps pour devenir oprationnel
est l'interface vocale. Les ordinateurs ont t capables de
"parler" partir du dbut des annes 1960. Cette interface
est devenue oprationnelle dans des systmes transactionnels utilisant
en entre le clavier tlphonique; on les rencontre tous les jours dans
les PABX d'entreprise. Cependant en sortie on rencontre des messages
prenregistrs avec une composition automatique des nombres.
Paralllement, la lecture d'un texte par l'ordinateur l'aide d'un
dictionnaire de prononciation est devenue oprationnelle la fin des
annes 1970 et s'est trouve disponible sur les premiers ordinateurs
personnels un peu plus tard. Cela a permis l'usage de l'ordinateur aux
mal-voyants.
L'entre par reconnaissance vocale est disponible galement depuis les
annes 1970 mais sous forme exprimentale. Outre le problme
d'accentuation propre chaque individu, on rencontre celui du bruit
environnant. L'isolation du locuteur par reconnaissance strophonique
n'est pas encore au point et seuls des mots lmentaires (comme des
commandes ou des chiffres) peuvent tre identifis en environnement
bruyant variable. Beaucoup de travail reste faire pour dvelopper un
ordinateur pouvant se passer d'un bouton marche et mme d'un clavier.
Remarques
On ne s'est pas intress ci-dessus aux systmes d'exploitation non traditionnels et drivs des tudes de Xerox PARC. Ces systmes orients objet (tels Smalltalk) dont une partie s'est introduite dans nos systmes de micro-ordinateurs. Ces systmes reconnaissent que les "objets" (comme des fichiers) par construction reconnaissent que seulement certaines "mthodes" peuvent s'appliquer eux dans le contexte prsent. ces mthodes peuvent tre choisies par l'oprateur, par exemple par click droit sur un objet slectionn par simple passage du curseur sur son icne. Il s'agit l d'une deuxime gnration de systmes d'exploitation fentres qui s'est seulement gnralise dans la seconde moiti des annes 1990
Dans les systmes, l'interface oprateur dcrite ci-dessus est souvent accompagne d'une interface de plus bas niveau destine aux techniciens de maintenance. Par exemple, l'interface de configuration du BIOS des PC n'utilise qu'un code interprtant des menus relativement peu explicites. Il n'y a gure que de raisons historiques ces variations. En gnral ces interfaces sont prennises par le fait que diffrents systmes d'exploitation utilisent cette machine et qu'il est ncessaire de maintenir le systme quel que soit l'OS mme celui le plus conome de ressources (taille mmoire par exemple).
Les systmes distribus o l'tat du dialogue est conserv en totalit ou en partie dans plusieurs systmes interconnects, Il est trs important qu'une mise en cohrence de ces tats puisse tre faite, ce qui n'est pas le cas pour le "plug and play" de Microsoft qui attend la fermeture correcte du systme pour enregistrer l'tat des priphriques remarqus au dmarrage.
Il existe un appareil trs rpandu dont les dfauts de l'interface humain-Machine risquent d'avoir des consquences sociologiques non ngligeables: il s'agit des tlphones portables utiliss pour transmettre des SMS et dont le seul clavier numrique a des impacts directs sur l'orthographe: des messages comme "kickkc ma bkn" ne sont pas tout faits inoffensifs. L'utilisation sur les modles plus perfectionns d'une IME avec dictionnaire est une solution pour diminuer cet inconvnient du portable. La dcision de limiter 140 caractres la longueur maximum des SMS semble avoir t une cause de cet abus.
L'ordinateur sans interface humaine
Dj en 2006 de nombreux
ordinateurs sont installs sans interface humain/machine. Ils sont destins
une vie permanente et communiquent leur propre initiative avec des
sensors et avec d'autres systmes informatiques. Ils sont installs, mis
sous tension, mais l'intervention humaine s'arrte l. Ils ont la capacit
de se "rebooter" dans certaines circonstances, mais ne disposent plus de
bouton arrt.
Il est probable que le parc croissant des microprocesseurs associs bien
des objets augmente sensiblement la part des ordinateurs dpourvus sinon
d'utilit du moins de l'interface humain/machine telle qu'elle a t
voques plus haut.
Par exemple, dans une automobile, le rle traditionnel d'un ordinateur command par une IHM est confi un seul ou, au maximum, quelques uns des dizaines d'ordinateurs de commande de processus. Dans ce dernier cas, l'interface humain-machine se traduit par une mulation de l'interface traditionnelle d'une automobile ancienne (pdales, volant...) que le processeur d'interface traduit en commandes lectroniques.