交互一直是困擾計算機最佳使用的問題。人類用于與計算機交互的方法歷史悠久。但是探索仍在繼續(xù)，新的設(shè)計技術(shù)系統(tǒng)正在日趨更新和升級，并且在過去的幾十年中，該領(lǐng)域的研究一直在迅速發(fā)展。

人機交互（HCI）領(lǐng)域的增長不僅體現(xiàn)在交互質(zhì)量的提高上，而且在其增長歷史中開辟了不同的分支。不同的研究部門與設(shè)計傳統(tǒng)的交互方式不同，但更多地側(cè)重于多模式而不是單模式，并且側(cè)重于智能適應(yīng)性交互而不是基于命令/動作的交互，最終呈現(xiàn)出主動而不是被動的交互。

人機交互的定義

人機交互有時稱為人機交互。人機交互的概念自然地代表了計算機的興起，或更普遍地講是計算機本身的興起。其實，原因很明顯。除非人類可以正確使用它們，否則最復(fù)雜的機器將一文不值。這個基本論點代表設(shè)計人機交互時應(yīng)考慮的主要術(shù)語：功能和可用性。

為什么可以通過該系統(tǒng)的功能最終定義一個真正設(shè)計的系統(tǒng)？系統(tǒng)功能如何幫助實現(xiàn)系統(tǒng)目的？系統(tǒng)的功能可以通過向用戶提供的一系列操作和服務(wù)來定義。當然，功能的價值只有在用戶有效使用時才可見?？捎眯允蔷哂心承┕δ艿南到y(tǒng)可以被用戶有效利用并完全實現(xiàn)特定目標的范圍和程度。功能和可用性的適當平衡是系統(tǒng)真正有效的必要條件。

當您想到這些概念時，請考慮本文中通?？苫Q使用的術(shù)語計算機，機器和系統(tǒng)。人機交互應(yīng)該是一種允許用戶，機器和服務(wù)進行協(xié)作的設(shè)計。為了達到對服務(wù)質(zhì)量和最佳性能的特定效果。例如，飛機零件設(shè)計工具應(yīng)在視圖和設(shè)計中提供較高的準確性，而圖形編輯軟件可能不需要這種準確性。當前的技術(shù)還可以影響出于相同目的但類型不同的人機交互的設(shè)計。

人機交互概述

人機交互在過去十年中取得了長足的進步，這幾乎使人們無法識別哪些概念是虛幻的，哪些概念不是虛幻的，甚至可以變成現(xiàn)實。研究的重點和營銷方法的不斷變化使新技術(shù)可以及時地為人們使用。但是，并非所有現(xiàn)有技術(shù)都可以公開獲得或負擔(dān)得起。

現(xiàn)有的人機交互技術(shù)

人機交互設(shè)計應(yīng)考慮人類行為的許多方面，并需要確保其有用性。與簡單的交互方法相比，人類參與機器交互的復(fù)雜性有時是看不見的。現(xiàn)有交互復(fù)雜性的差異不僅是由于功能或可用性的程度不同，而且還與機器對市場金融和經(jīng)濟的影響有關(guān)。例如，電熱水壺不需要復(fù)雜的交互。它的功能僅是燒開水。除交換機外，冗余交互功能都不具有成本效益。但是，簡單的網(wǎng)站可能功能有限，但是其可用性應(yīng)該足夠復(fù)雜以吸引和留住客戶。

因此，在人機交互設(shè)計中，即使只有一個用戶和一臺機器，也應(yīng)充分考慮活動程度。用戶活動分為三個不同級別：身體，認知和情感。物理水平?jīng)Q定了人與計算機技工之間的相互作用。認知層次解決了用戶對系統(tǒng)的理解和交互問題。情感水平是一個新出現(xiàn)的問題，它不僅試圖使交互成為令人愉悅的用戶體驗，而且還通過更改用戶的態(tài)度和情感來允許用戶繼續(xù)使用該機器。

本文著重于在物理級別上進行交互的開發(fā)，并說明如何組合不同的交互方法（多模式交互），并探討每種方法如何提高性能（智能交互）以為用戶提供最佳界面?，F(xiàn)有的人機交互物理技術(shù)基本上可以基于設(shè)備根據(jù)人類的感知進行設(shè)計和分類。這些設(shè)備主要依靠三種人類感官：視覺，聽覺和觸覺。

視覺輸入設(shè)備是最常用的類型，通?；陂_關(guān)或指示設(shè)備。這種基于開關(guān)的設(shè)備可以是可以像鍵盤一樣使用的任何類型的界面，按鈕和開關(guān)。有許多指示設(shè)備，例如鼠標，操縱桿，觸摸屏面板，圖形輸入板，軌跡球和手寫筆。操縱桿是具有切換和指示功能的操縱桿。輸出設(shè)備可以是任何類型的視覺顯示或打印設(shè)備。

依靠聽力的設(shè)備更為先進，通常需要某種類型的語音識別。這些設(shè)備旨在促進盡可能多的交互，因此它們也更難以構(gòu)建。聽覺輸出設(shè)備更易于創(chuàng)建。如今，機器產(chǎn)生的各種非語音和語音信號消息被視為輸出信號。蜂鳴聲，警報和GPS設(shè)備逐行道路導(dǎo)航命令都是簡單的示例。

最困難和最昂貴的是構(gòu)建觸覺設(shè)備?！斑@種類型的界面通過觸摸，重量和相對剛度產(chǎn)生皮膚和肌肉的感覺?！蓖ǔ樘摂M現(xiàn)實或殘疾幫助而生產(chǎn)觸覺設(shè)備。

人機交互的最新方法和技術(shù)正在嘗試整合原始的交互方法，并將其與其他先進技術(shù)（例如網(wǎng)絡(luò)和動畫）相結(jié)合。這些新的發(fā)展可以分為三個部分：可穿戴設(shè)備，無線設(shè)備和虛擬設(shè)備。技術(shù)的發(fā)展是如此之快，以至于這些新技術(shù)之間的界限正在逐漸消失，并且越來越混雜。這些設(shè)備的一些示例包括：GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，軍事增強型設(shè)備（例如熱成像，用于跟蹤其他士兵運動的GPS，環(huán)境掃描），射頻識別（RFID）產(chǎn)品，個人數(shù)字助理（PDA），房地產(chǎn)虛擬旅游服務(wù)。其中一些新設(shè)備升級集成了以前的交互方法。如下圖所示，這是一個虛擬鍵盤，鍵盤上的字母投射在有紅光的堅固表面上。當通過傳感器在固體表面上打字時，該設(shè)備跟蹤用戶的手指運動，并將相應(yīng)的鍵發(fā)送到該設(shè)備。

人機交互研究進展

在下面的部分中，我們將介紹人機交互的最新研究方向和發(fā)展，即智能和自適應(yīng)交互以及普適計算。這些交互包括不同級別的用戶活動：身體，認知和情感。

智能和自適應(yīng)人機交互

盡管普通大眾使用的設(shè)備仍然是某種純粹的命令/動作設(shè)置，而不是復(fù)雜的物理設(shè)備，但我們?nèi)匀徊恢乐悄芾碚摰拇_切概念，但是我們可以使用智能設(shè)備的功能和實用性。市場上的新設(shè)備要定義這些概念，如前所述，它是一項重要的經(jīng)濟和技術(shù)，可提供更便捷的人機交互設(shè)計以及更令人愉悅和令人滿意的用戶體驗。

為了實現(xiàn)這個目標，界面每天變得越來越自然和易于使用。改進的界面是筆記工具中的一個很好的例子。第一次出現(xiàn)打字機，然后出現(xiàn)鍵盤和觸摸屏平板電腦，您可以用自己的筆跡書寫，機器可以識別，甚至可以執(zhí)行語音輸入，機器可以識別，而無需手動書寫。新一代界面的一個重要因素是區(qū)分智能方式，界面和用戶交互。智能的人機交互設(shè)計界面通過某種智能感知響應(yīng)用戶。一個示例是使說話者使用自然語言與用戶和設(shè)備進行通信。視覺上清楚地跟隨用戶并做出相應(yīng)響應(yīng)。

自適應(yīng)人機交互可以是使用GUI出售各種產(chǎn)品的網(wǎng)站。該網(wǎng)站具有識別用戶，維護某些搜索和購買記錄以及建議其認為用戶可能需要購買的產(chǎn)品的能力，其中大多數(shù)類型適應(yīng)性活動是那些涉及認知和情感水平的用戶活動。

另一個例子是它使用的智能自適應(yīng)界面能夠手寫識別。它可以適應(yīng)手寫PDA或平板電腦用戶登錄。它具有手寫識別和更正功能，可以記住用戶的文本。最后，關(guān)于智能接口的另一個要考慮的因素。大多數(shù)非智能人機交互設(shè)計本質(zhì)上都是被動的。它們僅在用戶致電時響應(yīng)。最終的智能和自適應(yīng)界面通常是活動界面。本示例根據(jù)用戶的口味來建議您自己的智能廣告牌或廣告。在下一部分中，我們將結(jié)合不同的人機交互方法，并討論它如何為智能自適應(yīng)自然接口方法做出貢獻。

人機交互系統(tǒng)架構(gòu)

人機交互設(shè)計中最重要的因素是其配置。實際上，任何給定的接口通常由其提供的輸入和輸出的數(shù)量和種類來定義。人機交互系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)顯示了這些輸入和輸出是什么以及它們?nèi)绾螀f(xié)同工作。以下各節(jié)介紹基于不同配置和設(shè)計的接口。

單峰人機交互系統(tǒng)

如前所述，接口主要取決于其輸入和輸出設(shè)備的數(shù)量和多樣性。該通道允許用戶通過此界面與計算機進行交互。每個不同的獨立單通道稱為一個模式。系統(tǒng)僅基于一種形式，稱為單峰。根據(jù)不同形式的屬性，它可以分為三類

基于愿景的人機交互

基于視覺的人機交互研究可能是該領(lǐng)域中最常見的研究?？紤]到應(yīng)用范圍以及各種開放性問題和方法，研究人員正在嘗試解決人類對視覺視覺信號響應(yīng)的不同方面。本節(jié)的主要研究領(lǐng)域如下：

面部表情分析

手勢識別

凝視檢測（眼動追蹤）

由于應(yīng)用不同，每個區(qū)域都有不同的目標，但是每個區(qū)域的總體概念通常是相同的。面部表情分析通常涉及視覺情感認知。該領(lǐng)域的研究重點是人體運動跟蹤和手勢識別。該領(lǐng)域可以有不同的研究目的，但大多數(shù)用于直接指揮人機交互。眼睛檢測主要是通過間接方式允許用戶與機器進行交互以更好地了解用戶的注意力，例如幫助殘疾人的眼睛跟蹤系統(tǒng)。它主要用于命令和動作方案，例如指針移動，閃爍，單擊。值得注意的是，一些研究人員試圖協(xié)助甚至替代其他類型的交互（音頻，基于傳感器的）和視覺方法。例如，已知嘴唇讀取或嘴唇運動跟蹤是語音識別錯誤校正的有效輔助。

基于音頻的人機交互

基于音頻的計算機與人之間的交互是人機交互系統(tǒng)的另一個重要領(lǐng)域。該領(lǐng)域主要處理從不同音頻信號獲得的信息。盡管音頻信號的性質(zhì)可能不會用作視覺信號，但是從音頻信號收集的信息可能更值得信賴和有用，并且在某些情況下可以成為唯一的信息提供者。本節(jié)中的研究領(lǐng)域可以分為以下幾部分：

語音識別

說話人識別

聽覺情感分析

人為噪音/登錄檢測（喘息，嘆息，大笑，哭泣等）

音樂互動

從歷史上看，語音識別和說話人識別一直是研究的重點。與其他語音和音調(diào)數(shù)據(jù)相比，典型的人類聽覺標記（例如嘆氣，感嘆和其他情感分析）可以設(shè)計出更智能的人機交互系統(tǒng)。音樂的產(chǎn)生和交互是人機交互藝術(shù)領(lǐng)域中的一個非常新的應(yīng)用，它主要集中在音頻和視覺研究中。

基于傳感器的人機交互

這部分結(jié)合了各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。這些不同領(lǐng)域的共同點是，人機交互中至少有一個物理傳感器。如下所示，這些傳感器可能非常原始，也可能非常復(fù)雜。

1.筆互動

2.個鼠標和鍵盤

3.操縱桿

4.運動跟蹤傳感器和數(shù)字化儀

5.觸覺傳感器

6.壓力傳感器

7.味道/氣味傳感器。

這些傳感器已經(jīng)存在了一段時間，其中有一些非常新的技術(shù)。筆傳感器主要在移動設(shè)備領(lǐng)域，涉及手勢和手寫識別。運動跟蹤傳感器/數(shù)字轉(zhuǎn)換器是最先進的技術(shù)，徹底改變了電影，動畫，藝術(shù)和游戲行業(yè)。它們以可穿戴或聯(lián)合傳感器的形式出現(xiàn)，使計算機更能夠與現(xiàn)實世界互動，人們可以創(chuàng)建自己的世界，而觸覺和壓力傳感器則用于機器人技術(shù)和虛擬現(xiàn)實中。新型機器人包括數(shù)百個觸覺傳感器，使該機器人靈敏且具有觸摸功能。這些類型的傳感器還用于醫(yī)療手術(shù)應(yīng)用中。

應(yīng)用

典型的多渠道系統(tǒng)是“放他到那里”演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)允許對象移動到新位置，并且屏幕上的地圖上顯示：“在此處放置一些內(nèi)容”，指向?qū)ο蟊旧恚缓笾赶蛩璧哪康牡?。多通道接口已用于許多應(yīng)用程序中，包括使用地圖仿真。

與傳統(tǒng)交互相比，多通道接口具有許多優(yōu)勢。首先，他們可以提供更自然的用戶友好體驗。例如，在房地產(chǎn)系統(tǒng)中，您可以用手指指向房屋，以查詢有關(guān)房屋的信息。使用指向手勢選擇一個對象，然后使用有關(guān)該對象的語音查詢來演示提供給用戶的自然體驗多通道界面的類型。另一個關(guān)鍵優(yōu)勢是他們具有適應(yīng)不同人的不同情況的能力。因此，在嘈雜的環(huán)境中，可以提供手寫輸入而不是語音。其他一些多通道系統(tǒng)應(yīng)用程序如下：

智能家居/辦公室

駕駛員狀態(tài)監(jiān)控

智能游戲

電子商務(wù)

協(xié)助殘疾人

結(jié)論

人機交互的重要部分是系統(tǒng)設(shè)計。系統(tǒng)的質(zhì)量取決于它如何表示信息以及用戶如何使用它。新的研究方向是取代常規(guī)的常規(guī)方法。環(huán)境情報或普適計算被稱為試圖嵌入環(huán)境中的第三次技術(shù)浪潮，從而使其同時成為一種更自然和不可見的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實也是促進人機交互的一種方式。
責(zé)任編輯：YYX