人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀

1、人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀.什么是人機(jī)交互技術(shù).人機(jī)交互技術(shù)（Human-ComputerInteractionTechniques）是指通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。人機(jī)交互技術(shù)包括機(jī)器通過(guò)輸出或顯示設(shè)備給人提供大量有關(guān)信息及提示請(qǐng)示等，人通過(guò)輸入設(shè)備給機(jī)器輸入有關(guān)信息，回答問(wèn)題及提示請(qǐng)示等。人機(jī)交互技術(shù)是計(jì)算機(jī)用戶界面設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。它與認(rèn)知學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系。也指通過(guò)電極將神經(jīng)信號(hào)與電子信號(hào)互相聯(lián)系，達(dá)到人腦與電腦互相溝通的技術(shù)，可以預(yù)見，電腦甚至可以在未來(lái)成為一種媒介，達(dá)到人腦與人腦意識(shí)之間的交流，即心靈感應(yīng)。二.人機(jī)交互

2、技術(shù)的發(fā)展人機(jī)交互的發(fā)展歷史，是從人適應(yīng)計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史。1959年美國(guó)學(xué)者從人在操縱計(jì)算機(jī)時(shí)如何才能減輕疲勞出發(fā)，提出了被認(rèn)為是人機(jī)界面的第一篇文獻(xiàn)的關(guān)于計(jì)算機(jī)控制臺(tái)設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)的論文。1960年，LikliderJCK首次提出人機(jī)緊密共棲（Human-ComputerCloseSymbiosis）的概念，被視為人機(jī)界面學(xué)的啟蒙觀點(diǎn)。1969年在英國(guó)劍橋大學(xué)召開了第一次人機(jī)系統(tǒng)國(guó)際大會(huì)，同年第一份專業(yè)雜志國(guó)際人機(jī)研究（IJMM9創(chuàng)刊。可以說(shuō)，1969年是人機(jī)界面學(xué)發(fā)展史的里程碑。在1970年成立了兩個(gè)HCI研究中心：一個(gè)是英國(guó)的Loughbocough大學(xué)的HUSATf

3、究中心，另一個(gè)是美國(guó)Xerox公司的PaloAlto研究中心。1970年到1973年出版了四本與計(jì)算機(jī)相關(guān)的人機(jī)工程學(xué)專著，為人機(jī)交互界面的發(fā)展指明了方向。20世紀(jì)80年代初期，學(xué)術(shù)界相繼出版了六本專著，對(duì)最新的人機(jī)交互研究成果進(jìn)行了總結(jié)。人機(jī)交互學(xué)科逐漸形成了自己的理論體系和實(shí)踐范疇的架構(gòu)。理論體系方面，從人機(jī)工程學(xué)獨(dú)立出來(lái)，更加強(qiáng)調(diào)認(rèn)知心理學(xué)以及行為學(xué)和社會(huì)學(xué)的某些人文科學(xué)的理論指導(dǎo)；實(shí)踐范疇方面，從人機(jī)界面（人機(jī)接口）拓延開來(lái)，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)對(duì)于人的反饋交互作用。人機(jī)界面一詞被人機(jī)交互所取代。HCI中的I,也由Interface（界面/接口）變成了Interaction（交互）。人機(jī)交互技術(shù)

4、的發(fā)展與現(xiàn)狀320世紀(jì)90年代后期以來(lái)，隨著高速處理芯片，多媒體技術(shù)和InternetWeb技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，人機(jī)交互的研究重點(diǎn)放在了智能化交互，多模態(tài)（多通道）-多媒體交互，虛擬交互以及人機(jī)協(xié)同交互等方面，也就是放在以人為在中心的人機(jī)交互技術(shù)方面。概括地講，人機(jī)交互的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)階段：1.早期的手工作業(yè)階段2.作業(yè)控制語(yǔ)言及交互命令語(yǔ)言階段3.圖形用戶界面（GUI）階段4.網(wǎng)絡(luò)用戶界面的出現(xiàn)5.多通道、多媒體的智能人機(jī)交互階段6.虛擬交互界面鼠標(biāo)的出現(xiàn)，使人們更流暢地進(jìn)行人機(jī)交互。與鍵盤中的方向鍵相比，它顯然更加符合人的自然習(xí)慣。這是人機(jī)交互的第一次革命。鍵盤與鼠標(biāo)的人機(jī)交互組合，從P

5、C時(shí)代一直延續(xù)到互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，并無(wú)太大改變，直到智能手機(jī)和多點(diǎn)觸摸的出現(xiàn)。迅速普及的多點(diǎn)觸摸技術(shù)，是人機(jī)交互史上的第二次革命，而引領(lǐng)它的又是蘋果公司與它的革命性手機(jī)iPhone。在iPhone問(wèn)世之前，智能手機(jī)一直在沿襲鍵盤和鼠標(biāo)的信息輸入方式。鍵盤是必須有的，不能少于10個(gè)；鼠標(biāo)太大，對(duì)位置的指示采用觸摸的方式完成。但多點(diǎn)觸摸打開了另外一扇窗戶，它讓所有人意識(shí)到其實(shí)鍵盤可以成為觸摸的一部分，而很多命令其實(shí)能通過(guò)多個(gè)手指在觸摸屏上劃動(dòng)方式的不同來(lái)完成，比如放大和縮小圖片。如今問(wèn)世不久的Kinect則可以稱得上人機(jī)交互的引領(lǐng)新潮流的第三次革命。它整合了具有革命性的技術(shù)一一3D圖片識(shí)別與視頻捕捉，加

6、上硬件體驗(yàn)的不斷優(yōu)化，再加上對(duì)應(yīng)其特性的專屬游戲開發(fā)，在游戲這一特定的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)技術(shù)的強(qiáng)化，最終塑造了Kinect這一人機(jī)互動(dòng)的革命性產(chǎn)品。在人機(jī)交互領(lǐng)域，更加大膽的創(chuàng)新精神正在被喚醒，視頻捕捉技術(shù)、語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)、紅外遙感技術(shù)、多通道等等技術(shù)的整合發(fā)展，必然給人機(jī)交互技術(shù)的帶來(lái)前所未有的突破。新的技術(shù)層出不窮，人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展必然帶給人們更多的科技技術(shù)的期盼和驚喜。三.人機(jī)交互技術(shù)（Human-ComputerInteractionTechniques）是指通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入、輸出設(shè)備，以有效的方式實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)對(duì)話的技術(shù)。四.人機(jī)交互技術(shù)包括機(jī)器通過(guò)輸出或顯示設(shè)備給人提供大量有關(guān)信息及提示請(qǐng)示

7、等，人通過(guò)輸入設(shè)備給機(jī)器輸入有關(guān)信息，回答問(wèn)題及提示請(qǐng)示等。人機(jī)交互技術(shù)是計(jì)算機(jī)用戶界面設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。它與認(rèn)知學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、心理學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域有密切的聯(lián)系。五.也指通過(guò)電極將神經(jīng)信號(hào)與電子信號(hào)互相聯(lián)系，達(dá)到人腦與電腦互相溝通的技術(shù)，可以預(yù)見，電腦甚至可以在未來(lái)成為一種媒介，達(dá)到人腦與人腦意識(shí)之間的交流，即心靈感應(yīng)。六.發(fā)展歷史七.市場(chǎng)需求是很大的，而供應(yīng)方面卻略顯不足，尤其是擁有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)，技術(shù)過(guò)硬的企業(yè)并不多，行業(yè)整體缺乏品牌效應(yīng)。八.LWIMP界面的形成九.XeroxPalo研究中心于70年代中后期研制出原型機(jī)Star,形成了以窗口（Windows）、菜單（Men。、圖符（Ico

8、ns）和指示裝置（PointingDevices）為基礎(chǔ)的圖形用戶界面，也稱WIMP界面。十.Apple最先采用了這種圖形界面，斯坦福研究所60年代的發(fā)展計(jì)劃也對(duì)WIMPF面的發(fā)展產(chǎn)生了重要的影響。該計(jì)劃強(qiáng)調(diào)增強(qiáng)人的智能，把人而不是技術(shù)放在了人機(jī)交互的中心位置。該計(jì)劃的結(jié)果導(dǎo)致了許多硬件的發(fā)明，眾所周知的鼠標(biāo)就是其中之一。十一.2.WIMP界面面臨的問(wèn)題和發(fā)展多媒體計(jì)算機(jī)和VR系統(tǒng)的出現(xiàn)，改變了人與計(jì)算機(jī)通信的方式和要求，使人機(jī)交互發(fā)生了很大白變化。在多媒體系統(tǒng)中繼續(xù)采用WIMP界面有其內(nèi)在的缺陷：隨著多媒體軟硬件技術(shù)的發(fā)展，在人機(jī)交互界面中計(jì)算機(jī)可以使用多種媒體，而用戶只能同時(shí)用一個(gè)交互通道

9、進(jìn)行交互因而從計(jì)算機(jī)到用戶的通信帶寬要比從用戶到計(jì)算機(jī)的大得多，這是一種不平衡的人-計(jì)算機(jī)交互。十二.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除了要求有高度自然的三維人機(jī)交互技術(shù)外，由于受交互裝置和交互環(huán)境的影響，不可能也不必要對(duì)用戶的輸入做精確的測(cè)量，而是一種非精確的人機(jī)交互。三維人機(jī)交互技術(shù)在科學(xué)計(jì)算可視化和三維CAD系統(tǒng)中占有重要的地位。基于WIM限術(shù)的圖形用戶界面，從本質(zhì)上講，是一種二維交互技術(shù)，不具有三維直接操作的能力。要從根本上改變這種不平衡的通信，人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展必須適應(yīng)從精確交互向非精確交互、從單通道交互向多通道交互以及從二維交互向三維交互的轉(zhuǎn)變，發(fā)展用戶與計(jì)算機(jī)之間快速、低耗的多通道界面。從右上表可以

10、看出在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不同的發(fā)展階段中，人機(jī)交互模型的發(fā)展過(guò)程。在傳統(tǒng)的人機(jī)系統(tǒng)中，人被認(rèn)為是操作員，只是對(duì)機(jī)器進(jìn)行操作，而無(wú)真正的交互活動(dòng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中人還是被稱為用戶。只有在VR系統(tǒng)中的人才，是主動(dòng)的參與者。十三.人類生活中的事件都是多通道的，人-計(jì)算機(jī)多通道交互技術(shù)的發(fā)展雖然受到軟件和硬件的限制，但至少要滿足兩個(gè)條件：其一，多通道整合，不同通道的結(jié)合對(duì)用戶的體驗(yàn)是十分重要的；其二，在交互中容許用戶產(chǎn)生含糊和不精確的輸入。十四.L非精確的交互十五.語(yǔ)音（Voice）主要以語(yǔ)音識(shí)別為基礎(chǔ)，但不強(qiáng)調(diào)很高的識(shí)別率，而是借助其它通道的約束進(jìn)行交互。十六.姿勢(shì)（Gesture）主要利用數(shù)據(jù)手套、數(shù)據(jù)服裝

11、等裝置，對(duì)手和身體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行跟蹤，完成自然的人機(jī)交互。十七.頭部跟蹤（HeadTracking）主要利用電磁、超聲波等方法，通過(guò)對(duì)頭部的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定位交互。十八.視覺跟蹤（Eye-Tracking）對(duì)眼睛運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行定位的交互方式。十九.2.多通道交互的體系結(jié)構(gòu)二十.多通道交互的體系結(jié)構(gòu)首先要能保證對(duì)多種非精確的交互通道進(jìn)行綜合，使多通道交互存在于一個(gè)統(tǒng)一的用戶界面之中，同時(shí)，還要保證這種通道的綜合在交互過(guò)程中的任何時(shí)候都能進(jìn)行。圖1和圖2表示了這兩種不同的體系結(jié)構(gòu)。良好的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證多個(gè)通道的綜合不只是發(fā)生在應(yīng)用程序這一級(jí)。二十一.人機(jī)交互技術(shù)是目前用戶界面研究中發(fā)展得最快的領(lǐng)域之一，對(duì)此

12、，各國(guó)都十分重視。美國(guó)在國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)中，將人機(jī)界面列為信息技術(shù)中與軟件和計(jì)算機(jī)并列的六項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一，并稱其為"對(duì)計(jì)算機(jī)工業(yè)有著突出的重要性，對(duì)其它工業(yè)也是很重要的"。在美國(guó)國(guó)防關(guān)鍵技術(shù)中，人機(jī)界面不僅是軟件技術(shù)中的重要內(nèi)容之一，而且是與計(jì)算機(jī)和軟彳技術(shù)并列的11項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。歐共體的歐洲信息技術(shù)研究與發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃（ESPRIT）還專門設(shè)立了用戶界面技術(shù)項(xiàng)目，其中包括多通道人機(jī)交互界面（MultiModalInterfaceforMan-MachineInterfa二十二.ce）。保持在這一領(lǐng)域中的領(lǐng)先，對(duì)整個(gè)智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。我們可以以發(fā)展新的人機(jī)界面交互技術(shù)

13、為基礎(chǔ)，帶動(dòng)和引導(dǎo)相關(guān)的軟硬件技術(shù)的發(fā)展，使更有效地使用計(jì)算機(jī)的計(jì)算處理能力成為可能。研究現(xiàn)狀已經(jīng)取得了不少研究成果，不少產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。側(cè)重多媒體技術(shù)的有：觸摸式顯示屏實(shí)現(xiàn)的“桌面”計(jì)算機(jī)，能夠隨意折疊的柔性顯示屏制造的電子書，從電影院搬進(jìn)客廳指日可待的3D顯示器，使用紅綠藍(lán)光激光二極管的視網(wǎng)膜成像顯示器；側(cè)重多通道技術(shù)的有：“漢王筆”手寫漢字識(shí)別系統(tǒng)，結(jié)合在微軟的TabletPC操作系統(tǒng)中數(shù)字墨水技術(shù)，廣泛應(yīng)用于Office/XP的中文版等辦公、應(yīng)用軟件中的舊M/ViaVoice連續(xù)中文語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，輸入設(shè)備為攝像機(jī)、圖像采集卡的手勢(shì)識(shí)別技術(shù)，以IPHON呼機(jī)為代表的可支持更復(fù)雜的姿勢(shì)識(shí)別的

14、多觸點(diǎn)式觸摸屏技術(shù)，以及IPHONE中基于傳感器的捕捉用戶意圖的隱式輸入技術(shù)。人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用潛力已經(jīng)開始展現(xiàn)，比如智能手機(jī)配備的地理空間跟蹤技術(shù)，應(yīng)用于可穿戴式計(jì)算機(jī)、隱身技術(shù)、浸入式游戲等的動(dòng)作識(shí)別技術(shù)，應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、遙控機(jī)器人及遠(yuǎn)程醫(yī)療等的觸覺交互技術(shù)，應(yīng)用于呼叫路由、家庭自動(dòng)化及語(yǔ)音撥號(hào)等場(chǎng)合的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)，對(duì)于有語(yǔ)言障礙的人士的無(wú)聲語(yǔ)音識(shí)別，應(yīng)用于廣告、網(wǎng)站、產(chǎn)品目錄、雜志效用測(cè)試的眼動(dòng)跟蹤技術(shù)，針對(duì)有語(yǔ)言和行動(dòng)障礙人開發(fā)的“意念輪椅”采用的基于腦電波的人機(jī)界面技術(shù)等。熱點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，基于視覺的手勢(shì)識(shí)別率低，實(shí)時(shí)性差，需要研究各種算法來(lái)改善識(shí)別的精度

15、和速度，眼睛虹膜、掌紋、筆跡、步態(tài)、語(yǔ)音、唇讀、人臉、DN感人類特征的研發(fā)應(yīng)用也正受到關(guān)注，多通道的整合也是人機(jī)交互的熱點(diǎn)，另外，與“無(wú)所不在的計(jì)算”、“云計(jì)算”等相關(guān)技術(shù)的融合與促進(jìn)也需要繼續(xù)探索。主要特點(diǎn)多媒體系統(tǒng)的交互特點(diǎn)與傳統(tǒng)用戶界面相比，引入了視頻和音頻之后的多媒體用戶界面，最重要的變化就是界面不再是一個(gè)靜態(tài)界面，而是一個(gè)與時(shí)間有關(guān)的時(shí)變媒體界面。人類使用語(yǔ)言和其它時(shí)變媒體（如姿勢(shì)）的方式完全不同于其它媒體。從向用戶呈現(xiàn)的信息來(lái)講，時(shí)變媒體主要是順序呈現(xiàn)的，而我們通常熟悉的視覺媒體（文本和圖形）通常是同時(shí)呈現(xiàn)的。在傳統(tǒng)的靜止界面中，用戶或是從一系列選項(xiàng)中進(jìn)行選擇（明確的界面通信成分）

16、，或是用可再認(rèn)的方式進(jìn)行交互（隱含的界面通信成分）。在時(shí)變媒體的用戶界面中，所有選項(xiàng)和文件必須順序呈現(xiàn)。由于媒體帶寬和人的注意力的限制，在時(shí)變媒體中，用戶不僅要控制呈現(xiàn)信息的內(nèi)容，也必須控制何時(shí)呈現(xiàn)和如何呈現(xiàn)。VR系統(tǒng)中人機(jī)交互的特點(diǎn)人機(jī)交互可以說(shuō)是VR系統(tǒng)的核心，因而，VR系統(tǒng)中人機(jī)交互的特點(diǎn)是所有軟硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。其特點(diǎn)如下：觀察點(diǎn)(Viewpoint)是用戶做觀察的起點(diǎn)。導(dǎo)航(Navigation)是指用戶改變觀察點(diǎn)的能力。操作(Manipulation)是指用戶對(duì)其周圍對(duì)象起作用的能力。臨境(Immersion)是指用戶身臨其境的感覺，這在VR系統(tǒng)中越來(lái)越重要。VR系統(tǒng)中人機(jī)交互若要具

17、備這些特點(diǎn)，就需要發(fā)展新的交互裝置，其中包括三維空間定位裝置、語(yǔ)言理解、視覺跟蹤、頭部跟蹤和姿勢(shì)識(shí)別等。多媒體與VR系統(tǒng)的人機(jī)交互有著某些共同特點(diǎn)。首先，它們都是使用多個(gè)感覺通道,如視覺和聽覺；其次，它們都是時(shí)變媒體。人機(jī)交互系統(tǒng)編輯鎖定本詞條由“科普中國(guó)”百科科學(xué)詞條編寫與應(yīng)用工作項(xiàng)目審核。人機(jī)交互系統(tǒng)(Human-computerinteraction,簡(jiǎn)稱HCI)是研究人與計(jì)算機(jī)之間通過(guò)相互理解的交流與通信，在最大程度上為人們完成信息管理，服務(wù)和處理等功能，使計(jì)算機(jī)真正成為人們工作學(xué)習(xí)的和諧助手的一門技術(shù)科學(xué)。中文名人機(jī)交互系統(tǒng)外文名Human-computerinteraction簡(jiǎn)?

18、稱HCI性？?質(zhì)一門技術(shù)科學(xué)目錄1. 1概述2. 2發(fā)展階段3. ?基于鍵盤和字符顯示器的交互階段1. ?基于鼠標(biāo)和圖形顯示器的交互階段2. ?基于多媒體技術(shù)的交互階段3. ?第四代人機(jī)自然交互與通信1. 3基本組成2. 4基本功能人機(jī)交互系統(tǒng)概述人機(jī)交互系統(tǒng)是伴著計(jì)算機(jī)的誕生就發(fā)展起來(lái)的。在現(xiàn)代和未來(lái)的社會(huì)里，只要有人利用通信、計(jì)算機(jī)等信息處理技術(shù)，為社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和資源進(jìn)行活動(dòng)時(shí)，人機(jī)交互都是永恒的主題。鑒于它對(duì)科技發(fā)展的重要性，研究如何實(shí)現(xiàn)自然、便利和無(wú)所不在的人機(jī)交互，成是現(xiàn)代信息技術(shù)，人工智能技術(shù)研究的至高目標(biāo)，也是數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、智能科學(xué)、神經(jīng)科學(xué)，以及生理、心理科學(xué)多科學(xué)交叉的

19、新結(jié)合點(diǎn)，并將引導(dǎo)著二十一世紀(jì)前期信息和計(jì)算機(jī)研究的熱門方向。1人機(jī)交互系統(tǒng)發(fā)展階段人機(jī)交互系統(tǒng)基于鍵盤和字符顯示器的交互階段這一階段所使用的主要交互工具為鍵盤及字符顯示器，交互的內(nèi)容主要有字符、文本和命令，交互過(guò)程顯得呆板和單調(diào)。這一階段可稱為第一代人機(jī)交互技術(shù)。人機(jī)交互系統(tǒng)基于鼠標(biāo)和圖形顯示器的交互階段這一階段所使用的主要交互工具為鼠標(biāo)及圖形顯示器，交互的內(nèi)容主要有字符、圖形和圖像。70年代發(fā)明的鼠標(biāo)，極大地改善了人機(jī)之間的交互方式，在窗口系統(tǒng)大量使用的今天幾乎是必不可少的輸入設(shè)備；應(yīng)該說(shuō)，鼠標(biāo)和窗口系統(tǒng)的出現(xiàn)，是人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展歷史上的一次技術(shù)革命。這一階段可稱為第二代人機(jī)交互技術(shù)。人機(jī)交互