人機(jī)交互課件(清華大學(xué)出版)第1章_緒論

1、主要介紹以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：人機(jī)交互的概念人機(jī)交互與其他相關(guān)學(xué)科的關(guān)系 人機(jī)交互的研究?jī)?nèi)容 人機(jī)交互的發(fā)展歷史及趨勢(shì)1-1什么是人機(jī)交互e信息技術(shù)的高速發(fā)展對(duì)人類(lèi)生產(chǎn)、生活帶來(lái)了廣泛而深刻的影響。“上網(wǎng)沖浪”、“數(shù)碼相機(jī)”、PDA、“優(yōu)盤(pán)”、“彩屏手 機(jī)”、“藍(lán)牙技術(shù)”等新產(chǎn)品、新概念層出不窮，不斷沖擊著人們 的機(jī)聽(tīng)。這些高科技成果為人們帶來(lái)便捷、快樂(lè)的同時(shí)，也促進(jìn)著 人k交互技術(shù)的發(fā)展。作為信息技術(shù)的重要內(nèi)容，人機(jī)交互技術(shù)比 計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展要滯后許多，已成為人類(lèi)運(yùn)用信息技 術(shù)深入探索和認(rèn)識(shí)客觀世界的瓶頸。因此，人機(jī)交互技術(shù)已成為21 世紀(jì)信息領(lǐng)域亟需解決的重大課題，引起了世界許多

2、國(guó)家的高度重 視。在美國(guó)21世紀(jì)信息技術(shù)計(jì)劃中，將軟件、人機(jī)交互、網(wǎng)絡(luò)、高性能計(jì)算列為基礎(chǔ)研究?jī)?nèi)容。美國(guó)國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃也把人機(jī)交互列為軟件技術(shù)發(fā)展的重要內(nèi)容之一。我國(guó)“973”計(jì)劃項(xiàng)目“虛擬現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)理論、算法及其實(shí)現(xiàn)”中，將虛擬環(huán)境的真實(shí)感知與自然交互理論與方法作為信息技術(shù)中需要解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組3人機(jī)交互(Hwiian-Coiupirtei、Interaction, HCI)是關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和實(shí)現(xiàn)供人們使用的交互式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，且圍繞這些方面主要 現(xiàn)萍進(jìn)行研究的科學(xué)(ACM SIGCHI, 1992,第6頁(yè))。狹義的講，人機(jī)交互技術(shù)主要是研究人與計(jì)算機(jī)之間的信 息交換，

3、它主要包括人到計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)到人的信息交換兩部分。對(duì)于前者，人們可以借助鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、操縱桿、數(shù)據(jù)服裝、 眼動(dòng)跟蹤器、位置跟蹤器、數(shù)據(jù)手套、壓力筆等設(shè)備，用手、腳、 聲音、姿勢(shì)或身體的動(dòng)作、眼睛甚至腦電波等向計(jì)算機(jī)傳遞信息; 對(duì)于后者，計(jì)算機(jī)通過(guò)打印機(jī)、繪圖儀、顯示器、頭盔式顯示器 (HMD)、音箱等輸岀或顯示設(shè)備給人提供信息。它涉及到計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)、認(rèn)知科學(xué)和社會(huì)學(xué)以及人類(lèi)學(xué):等諸多學(xué)科，是信息技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，并將繼續(xù)對(duì)信息技 術(shù)前發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響。人機(jī)界面(Hinnan-Machine Interface, HMI)作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分，主要是指人類(lèi)與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的通

4、信方式，它 是人機(jī)雙向信息交換的支持軟件和硬件。交互設(shè)計(jì)(Interaction Design)指的是“設(shè)計(jì)支持人們?nèi)粘?工作與生活的交互產(chǎn)品”,具體的講就是關(guān)于創(chuàng)建新的用戶體驗(yàn)的問(wèn)題，其目的是增強(qiáng)和擴(kuò)充人們工作、通訊及交互的方式。1. 2人機(jī)交互與其他學(xué)科的關(guān)系人機(jī)交互技術(shù)與認(rèn)知心理學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、多媒體技術(shù)和虛找現(xiàn)實(shí)技術(shù)密切相關(guān)。其中，認(rèn)知心理學(xué)與人機(jī)工程學(xué)是人機(jī)交互扌 術(shù)的理論基礎(chǔ)，而多媒體技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)與人機(jī)交互技術(shù)相互 交叉和滲透，其關(guān)系如圖it所示。121認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)（CognitivePsychology）是20世紀(jì)50年代中期在 西茸興起的一種心理學(xué)思潮,在20世紀(jì)

5、70年代成為西方心理學(xué)的亠 個(gè)主要研究方向。它研究人的高級(jí)心理過(guò)程，主要是認(rèn)識(shí)過(guò)程，加 注意、知覺(jué)、表象、記憶、思維和語(yǔ)言等，從心理學(xué)的觀點(diǎn)研究人 機(jī)交互的原理。該領(lǐng)域研究包括如何通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等接受和理解 來(lái)周?chē)h(huán)境的信息的感知過(guò)程，以及通過(guò)人腦進(jìn)行記憶、思維、 推理、學(xué)習(xí)和解決問(wèn)題等人的心理活動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程。其中人腦的認(rèn) 知模型神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及其模型，已經(jīng)成為新一代計(jì)算機(jī)、人工智 能等領(lǐng)域中最熱門(mén)的研究課題之一。認(rèn)知心理學(xué)在人機(jī)界面設(shè)計(jì)方 面具有非常重要作用，是人機(jī)交互技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。122人機(jī)工程學(xué)人機(jī)工程學(xué)是運(yùn)用生理學(xué)、心理學(xué)和醫(yī)學(xué)等有關(guān)知識(shí)，研究人 備甘境相互間的合理關(guān)系，以保證人們安

6、全、健康、舒適地工作，從而提高整個(gè)系統(tǒng)工效的新興邊緣科學(xué)。在人機(jī)界面學(xué)處于 初創(chuàng)和奠基階段的時(shí)候，人機(jī)工程學(xué)是最活躍、最主要的分支，曾 經(jīng)對(duì)人機(jī)界面學(xué)的發(fā)展做出過(guò)很大的貢獻(xiàn)。經(jīng)典的人機(jī)工程學(xué)稱(chēng)為 硬h人機(jī)工程學(xué)，主要集中在對(duì)人體能力、人體限制及其他與設(shè)計(jì) 相關(guān)的人體特性信息的應(yīng)用，以滿足設(shè)計(jì)、分析、測(cè)試與評(píng)價(jià)、標(biāo) 準(zhǔn)化，以及系統(tǒng)控制的要求。軟件人機(jī)工程學(xué)(Software Ergonomics)研究軟件和軟件界面，側(cè)重于運(yùn)用和擴(kuò)充軟件工程的 理論和原理，對(duì)軟件人機(jī)界面進(jìn)行分析、描述、設(shè)計(jì)和評(píng)估等。主要解決有關(guān)人類(lèi)思維與信息處理的有關(guān)問(wèn)題，包括設(shè)計(jì)理論、標(biāo)準(zhǔn)化、增強(qiáng)軟件的可用性的方法等，使軟件（

7、計(jì)算機(jī)）與人的 對(duì)誨能夠滿足大的思維模式與數(shù)據(jù)處理的要求，實(shí)現(xiàn)軟件的高可用 性。同認(rèn)知心理學(xué)一樣，人機(jī)工程學(xué)也是人機(jī)交互技術(shù)的重要理論 基礎(chǔ)O人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組10123多媒體技術(shù)一般的，多媒體技術(shù)是指將正文、聲音、圖形、靜止圖像、嘉 態(tài)單像等與計(jì)算集成在一起的技術(shù)。多媒體技術(shù)通過(guò)引入動(dòng)畫(huà)、 頻、視頻等動(dòng)態(tài)媒體，大大豐富了計(jì)算機(jī)表現(xiàn)信息的形式，拓寬r 計(jì)*機(jī)輸出的帶寬，提高了用戶接受信息的效率，使人們可以得到 更直觀的信息，從而簡(jiǎn)化了用戶的操作，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。/媒體信息在人機(jī)交互中的巨大潛力主要在于它能提高人對(duì)信息 表現(xiàn)形式的選擇和控制能力，同時(shí)也能提高信息表現(xiàn)形式與人的邏輯和創(chuàng)造能力的結(jié)合

8、程度，在串行、符號(hào)信息以及并行、聯(lián)想信息 方面擴(kuò)展人的信息處理能力。多媒體信息比單一媒體信息對(duì)人具有 更大的吸引力，有利于人對(duì)信息的主動(dòng)探索而不是被動(dòng)接受。另外，由于多媒體所帶來(lái)的信息冗余性，重復(fù)使用別的媒體或 并行使用多種媒體可消除人機(jī)通信過(guò)程中的多義性及噪聲。多媒體 技棄豐富了信息的表現(xiàn)形式,不過(guò)目前多媒體技術(shù)的研究基本上限 于信息的存儲(chǔ)和傳輸方面，而對(duì)于媒體信息理解的研究并不充分。與丿.工智能技術(shù)結(jié)合，開(kāi)展媒體理解和推理研究將改變這種現(xiàn)狀。方面，多通道人機(jī)交互研究的興起，將進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)的信 息識(shí)別、理解能力，提高人機(jī)交互的效率和用戶友好性，將人機(jī)交 互技術(shù)和用戶界面設(shè)計(jì)引向更高境界。

9、多通道和多媒體都蘊(yùn)含了多種通信通道的使用，區(qū)別在于系統(tǒng) 內(nèi)部信息所處的抽象層次的不同。多通道系統(tǒng)力求對(duì)語(yǔ)義的理解。它對(duì)用戶的原始輸入在較高的層次上進(jìn)行解釋、分析和綜合, 提取語(yǔ)義內(nèi)容，達(dá)到對(duì)用戶的某種理解。然后，從較高的表現(xiàn)層認(rèn) 上年送給垢產(chǎn)最恰當(dāng)?shù)姆答仯鼈?cè)重于信息的理解和解釋。而多媒 體系統(tǒng)則側(cè)重于信息的表現(xiàn)，表現(xiàn)為在計(jì)算機(jī)的控制下產(chǎn)生、操縱 、表現(xiàn)、存儲(chǔ)和傳送一些獨(dú)立的信息，這些信息至少是通過(guò)一種連 續(xù)或離散媒體進(jìn)行編碼的。人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組13124虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)©虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality, VR)就是借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)及硬 件設(shè)備，建立高度真實(shí)感的虛擬環(huán)境，使人

10、們通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、»覺(jué)、味覺(jué)、嗅覺(jué)等感官在其中看、聽(tīng)、觸、聞起來(lái)像真實(shí)的，以產(chǎn) 生身臨其境的感覺(jué)的一種技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)有別于其他計(jì)算機(jī)應(yīng) 用技術(shù)的三個(gè)鮮明特征：真實(shí)感、沉浸感和交互性。其中，自然和 諧的交互方式是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的一個(gè)重要研究?jī)?nèi)容，其目的是使人能以聲音、動(dòng)作、表情等自然方式與虛擬世界中的對(duì)象進(jìn)行交互。目前，人們除了致力于研究開(kāi)發(fā)友好的用戶界面，還發(fā)明了大 量的三維交互設(shè)備，如立體眼鏡、WorkBench.頭盔式顯示器、洞 穴卑立體顯示器(CAVE)、墻式大屏幕立體顯示器、數(shù)據(jù)服裝、 位置跟蹤器、眼動(dòng)跟蹤器、觸覺(jué)和力反饋裝置、三維掃描設(shè)備、三 維鼠標(biāo)、三維跟蹤球、三維游戲

11、桿、數(shù)據(jù)手套等。虛擬現(xiàn)實(shí)中的交互是虛擬現(xiàn)實(shí)核心研究?jī)?nèi)容之一，但人機(jī)交互并不是虛擬現(xiàn)實(shí)的全部，復(fù)雜場(chǎng)景的建模、繪制等技術(shù)，也是虛擬現(xiàn) 實(shí)非常重要的研究?jī)?nèi)容。虛擬現(xiàn)實(shí)為人機(jī)交互的研究提供了很好的 契機(jī)和媒介，但并不是唯一的媒介，手機(jī)、PDA、筆記本電腦等移 動(dòng)設(shè)備，也需要更方便、快捷、人性化的交互手段。13人機(jī)交互的研究?jī)?nèi)容人機(jī)交互的研究?jī)?nèi)容十分廣泛,涵蓋了建模、設(shè)計(jì)、評(píng)估等理論和方法以及在Web、移動(dòng)計(jì)算、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面的應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā),主要包括:人機(jī)交互界面表示模型與設(shè)計(jì)方法(Model and Methodology )一個(gè)交互界面的好壞，直接影響到軟件開(kāi)發(fā)的成敗。友好人機(jī)交互界面的開(kāi)發(fā)離不

12、開(kāi)好的交互模型與設(shè)計(jì)方法。因此，研究人機(jī)交互界面的表示模型與設(shè)計(jì)方法，是人機(jī)交互的重要研究?jī)?nèi)容之人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組16人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組182.可用性分析與評(píng)估(Usability and Evaluation)可用性是人機(jī)交互系統(tǒng)的重要內(nèi)容，它關(guān)系到人機(jī)交互能否達(dá)到 用鄭期待的目標(biāo)，以及實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的效率與便捷性。人機(jī)交互系統(tǒng)的可用性分析與評(píng)估的研究主要涉及到支持可用性的設(shè)計(jì)原則和 可石性的評(píng)估方法等。3.多通道交互技術(shù)(Multi-Modal)在多通道交互中，用戶可以使用語(yǔ)音、手勢(shì)、眼神、表情等自然 的交互方式與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。多通道交互主要研究多通道交 互界面的表示模型、多通道交互界

13、面的評(píng)估方法以及多通道信息的 融合等。其中，多通道整合是多通道用戶界面研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。4.認(rèn)知與智能用戶界面(Recognition and Intelligent User Interface)智能用戶界面(Intelligent User Interface, IUI)的最終 H 龕使人機(jī)交互和人一人交互一樣自然、方便。上下文感知、眼動(dòng)跟蹤、手勢(shì)識(shí)別、三維輸入、語(yǔ)音識(shí)別、表情識(shí)別、手寫(xiě)識(shí)別、自 然語(yǔ)言理解等都是認(rèn)知與智能用戶界面需要解決的重要問(wèn)題。II5虛擬環(huán)境(Virtual Environment)中的人機(jī)交互“以人為本”的、自然和諧的人機(jī)交互理論和方法是虛擬現(xiàn)實(shí)的 主要研究?jī)?nèi)容之一

14、。通過(guò)研究視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等多通道信息融合 的理論和方法、協(xié)同交互技術(shù)以及三維交互技術(shù)等，建立具有高度 真實(shí)感的虛擬環(huán)境，使人產(chǎn)生“身臨其境”的感覺(jué)。6. Web設(shè)計(jì)(Web-Interaction)移動(dòng)界面設(shè)計(jì)(Mobile and Ubicomp)重點(diǎn)研究Web界面的信息交互模型和結(jié)構(gòu)，Web界面設(shè)計(jì)的基本 思翠和原則，Web界面設(shè)計(jì)的工具和技術(shù),以及Web界面設(shè)計(jì)的可用 性/析與評(píng)估方法等內(nèi)容。7.移動(dòng)計(jì)算(Mobile Computing )、普適計(jì)算(Ubiquitous Computing)等對(duì)人機(jī)交互技術(shù)提出了更高的要求，面向移動(dòng)應(yīng)用 的界面設(shè)計(jì)問(wèn)題已成為人機(jī)交互技術(shù)研究的一個(gè)重

15、要應(yīng)用領(lǐng)域。針對(duì)移動(dòng)設(shè)備的便攜性、位置不固定性和計(jì)算能力有限性以及無(wú)線網(wǎng) 絡(luò)的低帶寬高延遲等諸多的限制，研究移動(dòng)界面的設(shè)計(jì)方法，移動(dòng) 界面可用性與評(píng)估原則，移動(dòng)界面導(dǎo)航技術(shù)，以及移動(dòng)界面的實(shí)現(xiàn) 技術(shù)和開(kāi)發(fā)工具，是當(dāng)前的人機(jī)交互技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。群件(Groupware )群件是指幫助群組協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)支持的協(xié)作環(huán)境，主要涉及個(gè)人或群組間的信息傳遞、群組中的信息共享、業(yè)務(wù)過(guò)程自動(dòng)化 與協(xié)調(diào)，以及人和過(guò)程之間的交互活動(dòng)等。目前與人機(jī)交互技術(shù)相 關(guān)的研究主要包括：群件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)支持交流與共享 信息的方式、交流中的決策支持工具、應(yīng)用程序共享以及同步實(shí)現(xiàn) 方法等內(nèi)容。14人機(jī)交互的發(fā)展歷

16、史及趨勢(shì)V;作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，人機(jī)交互一直伴隨著計(jì)篡 機(jī)的發(fā)展而發(fā)展。人機(jī)交互的發(fā)展過(guò)程，也是人適應(yīng)計(jì)算機(jī)到計(jì)算 機(jī)不斷地適應(yīng)人的發(fā)展過(guò)程。它經(jīng)歷了幾個(gè)階段:1.語(yǔ)言命令交互階段計(jì)算機(jī)語(yǔ)言經(jīng)歷了由最初的機(jī)器語(yǔ)言，而后是匯編語(yǔ)言，直至高 級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展過(guò)程。這個(gè)過(guò)程也可以看作早期的人機(jī)交互的一個(gè)發(fā) 展過(guò)程。早期的人機(jī)交互是通過(guò)命令語(yǔ)言進(jìn)行的，人機(jī)之間通過(guò)語(yǔ)言中的輸入輸出功能完成交互。最初，人機(jī)交互的方式是采用手工操作 輸枷器語(yǔ)言指令（二進(jìn)制機(jī)器代碼）來(lái)控制計(jì)算機(jī)。這種形式很 不符合人的習(xí)慣，既耗費(fèi)時(shí)間，又容易出錯(cuò)，只有非常專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)家才育使人做到。后來(lái)，岀現(xiàn)了FORTRAN、PASC

17、AL、COBOL等語(yǔ)言, 們可以用比較習(xí)慣的符號(hào)形式描述計(jì)算過(guò)程，交互操作由受過(guò) 一定訓(xùn)練的程序員即可完成。這一時(shí)期，程序員可采用批處理作業(yè) 語(yǔ)言或交互命令語(yǔ)言的方式和計(jì)算機(jī)打交道，雖然要記憶許多命令和熟練地敲鍵盤(pán)，但已可用較方便的手段來(lái)調(diào)試程序、了解計(jì)算機(jī) 執(zhí)行情況。60年代中期，命令行界面(Command Line Interface, CLI)開(kāi) 始出現(xiàn)，通過(guò)這種人機(jī)界面，人們可以通過(guò)問(wèn)答式對(duì)話、文本菜單 或命令語(yǔ)言等方式來(lái)進(jìn)行人機(jī)交互。命令行界面可以看作第一代人 面。在這種界面中，人被看成操作員，機(jī)器只做出被動(dòng)的反應(yīng), 人只能用手操作鍵盤(pán)的方式輸入數(shù)據(jù)和命令信息，界面輸出只能為 靜態(tài)字

18、符。因此，這種人機(jī)界面交互的自然性較差。命令行界面圖13命令行界面概念模型2.圖形用戶界面(GUI)交互階段圖形用戶界面(Graphical User Interface, GUI)的岀現(xiàn)，使人機(jī) 交平方式發(fā)生了巨大變化。GUI的主要特點(diǎn)是桌面隱喻、 WIMP(Windows> Icon> Menu> Pointing Device)技術(shù)、直接操縱和“所見(jiàn)即所得(What You See Is What You Get, WYSIWYG) ”。由于GUI簡(jiǎn)單易學(xué)、減少了鍵盤(pán)操作，因而使不懂計(jì)算機(jī)的普通用 戶也可以熟練地使用，開(kāi)拓了用戶人群，使計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了廣泛 普及。GUI

19、技術(shù)的起源可以追溯到60年代美國(guó)麻省理工學(xué)院的Sutherland(計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的奠基人)的工作。其發(fā)明的Sketchpad首次 引入了菜單、不可重疊的瓦片式窗口、圖標(biāo)，并采用光筆進(jìn)行繪圖 操作。WIMP界面圖1-4 WIMP界面概念模型只有一個(gè)按鍵，外殼用木頭1964年美國(guó)科學(xué)家道格拉斯恩格爾巴特(Douglas Englebart) 在加利福尼亞制作了第一只鼠標(biāo)器 精唏雕刻而成一底部有金屬滾輪，當(dāng)時(shí)并不被重視。直到1979年氣月，口、施樂(lè)PRAC研究中心的科學(xué)家拉瑞泰斯勒(L.Tesler)演示了窗 圖標(biāo)、菜單，還有隨著”鼠標(biāo)器“移動(dòng)的光標(biāo)，鼠標(biāo)的重大歷 史聲義在這一刻才真正得到顯示。70

20、年代施樂(lè)公司在Alto計(jì)算機(jī)上首次開(kāi)發(fā)了位映像圖形顯示技術(shù)，為開(kāi)發(fā)可重疊窗口、彈出式菜單、菜單條等提供了可能。這些工作奠定了目前圖形用戶界面的基礎(chǔ)，形成了以窗口(Windows)、圖標(biāo)(Icon) 菜單(Menu)和指點(diǎn)裝置 (Pointing Device)為基礎(chǔ)的第二代人機(jī)界面，即WIMP界面。1984年Apple公司仿照施樂(lè)PRAC研究中心的技術(shù)開(kāi)發(fā)出了新型 Macintosh個(gè)人計(jì)算機(jī)，將WIMP技術(shù)引入到微機(jī)領(lǐng)域，這種全部基 于辭及工拉或菜單的操作方式和直觀的圖形界面引發(fā)了微機(jī)人機(jī) 界面的歷史性變革。與命令行界面相比，圖形用戶界面的人機(jī)交互自然性和效率都穆 較大的提高。圖形用戶界面很

21、大程度上依賴(lài)于菜單選擇和交互小組 件|Widget) o經(jīng)常使用的命令大都通過(guò)鼠標(biāo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)的人機(jī)界面使得初學(xué)者易于使用，但重復(fù)性的菜單選擇會(huì)給有經(jīng)驗(yàn)的 用戶造成不方便，他們有時(shí)傾向使用命令鍵而不是選擇菜單，且在 輸入信息時(shí)用戶只能使用手這一種輸入通道。另外，圖形用戶界面 需要占用較多的屏幕空間，并且難以表達(dá)和支持非空間性的抽象信 息的交互。3.自然和諧的人機(jī)交互階段當(dāng)前，虛擬現(xiàn)實(shí)、移動(dòng)計(jì)算、普適計(jì)算等技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì) 人扭交互技2&提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求，同時(shí)也提供了許多 的木遇。在這一階段，自然和諧的人機(jī)交互方式得到了一定的發(fā)展c 基可語(yǔ)音、手寫(xiě)體、姿勢(shì)、視線跟蹤、表情

22、等輸入手段的多通道* 互是其主要特點(diǎn)，其目的是使人能以聲音、動(dòng)作、表情等自然方式 進(jìn)行交互操作。在自然和諧的人機(jī)交互的發(fā)展過(guò)程中，人們除了致力于研究開(kāi)發(fā)友好的逼真的三維用戶界面，基于聲音、動(dòng)作、表情等多種通道 的自然交互方式，還發(fā)明了大量的新交互設(shè)備，如計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的 先驅(qū)、美國(guó)麻省理工學(xué)院的Sutherland早在1968年開(kāi)發(fā)了頭盔式立體 顯示器，成為現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要基礎(chǔ)。人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組31MMI通圖15多通道人機(jī)界而概念模型人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組331982美國(guó)加州VPL公司開(kāi)發(fā)出了第一副數(shù)據(jù)手套，用于指示等 簡(jiǎn)單手勢(shì)的輸入；該公司在1992年還推出了 Eyephone液晶顯示器；

23、 同茸在1992年，Dcfanti等提岀了 一種四面的沉浸式虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境- CAVE系統(tǒng)等。El前，對(duì)于人類(lèi)重要的自然交互方式語(yǔ)音和筆的交互技人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組34人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組#術(shù)，包括手寫(xiě)識(shí)別、筆式交互、語(yǔ)音識(shí)別、語(yǔ)音合成、數(shù)字墨水(Digital Ink)等，其發(fā)展已經(jīng)有了很大的成效，如中國(guó)科學(xué)院自動(dòng) 化研究所開(kāi)發(fā)了 “漢王筆”手寫(xiě)漢字識(shí)別系統(tǒng)；微軟亞洲研究院發(fā) 明了數(shù)字墨水技術(shù)；中國(guó)科學(xué)院人機(jī)交互技術(shù)與智能信息處理實(shí)驗(yàn) 室研制的筆式交互軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)等工作；IBM公司的Via Voice,把語(yǔ)音技術(shù)應(yīng)用到PDA、智能汽車(chē)上。微軟也把語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)集成到了多個(gè)領(lǐng)軍產(chǎn)品中，包括Office

24、和Windows XP,其最新的語(yǔ)音識(shí)別服務(wù)器軟件SpeechServer準(zhǔn)備在2004年上半年發(fā)布。其中不少已經(jīng)商品化，市場(chǎng)前景廣闊。另外，20世紀(jì)90年代，美國(guó)麻省理工學(xué)院Negroponte（ 葛洛龐蒂）領(lǐng)導(dǎo)的媒體實(shí)驗(yàn)室在新一代多通道用戶界面方面做了大 量開(kāi)創(chuàng)性的工作。142發(fā)展趨勢(shì)在未來(lái)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，將更加強(qiáng)調(diào)“以人為本”、“自然、和 諧*的交互方式,以實(shí)現(xiàn)人機(jī)高效合作。概括的講，新一代的人機(jī) 交互技術(shù)的發(fā)展將主要圍繞以下幾個(gè)方面：1. 集成化人機(jī)交互將呈現(xiàn)出多樣化、多通道交互的特點(diǎn)。桌面和非桌面界 面，可見(jiàn)和不可見(jiàn)界面，二維與三維輸入，直接與間接操縱，語(yǔ)音 、手勢(shì)、表情、眼動(dòng)、唇動(dòng)、頭動(dòng)、肢體姿勢(shì)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué) 以及鍵盤(pán)、鼠標(biāo)等交互手段將集成在一起，是新一代自然、高效的 交互技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。人機(jī)交互技術(shù)編寫(xiě)組362002年2月，W3C (World Wide Web Consortium)國(guó)際組織成立 了 “ 多通道交互”工作小組(Multimodal Interaction Working發(fā)W3C新的一類(lèi)支持移動(dòng)設(shè)備MMI的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。目前已有42家大型IT企業(yè)或單位