關(guān)于人機交互技術(shù)發(fā)展的未來預(yù)測

華僑華僑大學(xué)計算機科學(xué)與技術(shù)學(xué)院十年后——更自然的人機交互新技術(shù)專題報告結(jié)課論文班級：12級數(shù)字媒體技術(shù)1班學(xué)號：1225141029姓名：吳佳萍[[2015-1-10]計算機從誕生到現(xiàn)在雖然只有半個世紀(jì)的時間，但已經(jīng)深深地滲透到了我們生活的各個角落，影響到了人類生活的基本模式。但是在鼠標(biāo)，鍵盤和顯示屏的世界里，計算機總是給人一種非生物性的冷漠感。我們期待十年后有更新的、更自然、更直觀、更接近人類行為方式的人機交互界面，這就是自然用戶界面

。早在拉斯維加斯舉辦的年度消費電子展(CES)上，美國微軟公司的創(chuàng)始人比爾·蓋茨的開幕演講中提出了“自然用戶界面”將是下一個“數(shù)字十年”的發(fā)展方向，微軟將致力創(chuàng)造一個自然用戶界面應(yīng)用的核心平臺，自然用戶界面的設(shè)計潮流成為了用戶界面設(shè)計發(fā)展的必然趨勢。

這種自然性的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在多感官、多維度、智能化這幾個方面。而我認(rèn)為有可能發(fā)生的變化有以下幾點：一、多感官——“數(shù)字墨水”技術(shù)與眼標(biāo)

人類最基本的溝通方式是使用語言、動作、表情并通過聽覺、視覺、觸覺、味覺等多種自然感官系統(tǒng)進(jìn)行溝通的。早期，人只能通過鍵盤與計算機進(jìn)行溝通，而計算機就通過顯示器以視覺信息的方式反饋給用戶。后來鼠標(biāo)鍵盤相繼問世，而現(xiàn)在更新的輸入設(shè)備也已出現(xiàn)。數(shù)字墨水隨著平板電腦的問世，一種具有識別手寫體文字輸入能力的“數(shù)字墨水”技術(shù)也隨之出現(xiàn)?！皵?shù)字墨水”技術(shù)是一種新的人機界面技術(shù)，它借鑒“手寫識別”技術(shù)的同時，超越了它的許多局限。擺脫了鼠標(biāo)、鍵盤的束縛，只要一支筆，用戶就可以實現(xiàn)日常書寫的基本功能。使用“數(shù)字墨水”在TabletPC上書寫文字時，電腦會將這些文字以一種特殊的形式保存在電腦中。TabletPC的筆外形很像一支傳統(tǒng)的觸摸筆，不同的是這是一支電磁筆。

TabletPC的電磁筆，不用直接接觸電腦屏幕即可移動光標(biāo)（已不是鼠標(biāo)了），筆與屏幕的距離在10毫米左右就可以正常書寫。數(shù)字墨水技術(shù)能為人們提供一種新的人機交互界面,并以此來擴展人們使用電腦的空間范圍,但數(shù)字墨水不是用來取代鼠標(biāo)和鍵盤的。用戶在使用電腦時,就像用筆在紙上寫字、畫圖一樣,將電腦的計算處理能力與人們的手寫整合為一體,大大延伸了電腦為人們提供便利的時間和空間。比如,讓學(xué)生在聽課時也可以享受電腦的好處,在課堂上利用數(shù)字墨水進(jìn)行手寫記錄,得到被電腦直接“讀懂”的數(shù)字文件,可后還可以繼續(xù)進(jìn)行編輯、共享、查找和網(wǎng)絡(luò)傳遞?；蛘弋?dāng)你在廚房烹調(diào)時,想從電腦中查閱菜譜,手寫的輸入界面也比鍵盤更方便。目前，“數(shù)字墨水”技術(shù)被廣泛應(yīng)用到平板電腦中，但是“數(shù)字墨水”并不局限于平板電腦，現(xiàn)在許多PDA產(chǎn)品也準(zhǔn)備嘗試使用這種技術(shù)。在windowsVista操作系統(tǒng)推出后，只要硬件支持，臺式電腦用戶也能使用“數(shù)字墨水”技術(shù)。人們所習(xí)慣的“筆和紙”將在信息時代以新的方式得以延續(xù)，“數(shù)字墨水”以及與之相關(guān)的計算技術(shù)會與我們的工作和生活越來越近。十年后，我想數(shù)字墨水的應(yīng)用將會得以開拓變得普標(biāo)。眼標(biāo)——“眼睛追蹤”技術(shù)鼠標(biāo)誕生于1964年。此后，它在實驗室里一呆就是20年。直到1984年蘋果公司推出一款名叫“麗莎”的電腦，鼠標(biāo)才成為商業(yè)化微型計算機的標(biāo)準(zhǔn)配置。雖然后來在筆記本電腦中開始出現(xiàn)了觸摸式和推桿式等光標(biāo)控制裝置，但它們誰也代替不了鼠標(biāo)。今天，這種暫時被命名為“眼睛追蹤”的技術(shù)卻有可能成為鼠標(biāo)的“終結(jié)者”。交互基本上都離不開用戶的視覺,那么如果用戶能用眼睛(直接用大腦思維來控制的“腦標(biāo)”目前還太遙遠(yuǎn))來操控圖形界面豈不是更方便?由此,“眼標(biāo)”應(yīng)運而生。倫敦帝國學(xué)院的科研小組花費數(shù)年時間來研究人類眼睛活動與大腦感知之間的關(guān)系，最終發(fā)明出一種專門用來捕捉眼球細(xì)微動作的紅外線感應(yīng)裝置。“眼標(biāo)”能鑒別眼睛在顯示屏上的移動和注視,如果電腦使用者盯住屏幕上的某個鏈接圖標(biāo)1秒鐘以上,電腦就自動打開該鏈接;如果使用者盯住打印或者存盤的圖標(biāo),電腦就會自動進(jìn)行相應(yīng)的操作。人類用眼睛搜索和盯住一個目標(biāo)的準(zhǔn)確性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過用手移動鼠標(biāo)?！把劬ψ粉櫋凹夹g(shù)還會在醫(yī)學(xué)或駕駛等其他領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。比如在一些外科手術(shù)中，經(jīng)常會用一些探針和手術(shù)刀進(jìn)入人體內(nèi)進(jìn)行操作，醫(yī)生通常是一邊看著顯示屏一邊用手控制探針。應(yīng)用“眼睛追蹤”技術(shù)以后，醫(yī)生的眼睛注視屏幕中的哪一點，探針就可以在電腦的控制下自動伸向哪一點，從而避免了手控探針的誤差和顫抖。將這種技術(shù)應(yīng)用在汽車內(nèi)，則可以感知駕駛者眼睛的注視點。如果駕駛者因為疲勞或注意力分散，眼睛偏離了前方，該裝置還能發(fā)出警告。眼標(biāo)十年后有極大的可能會代替鼠標(biāo)。因為人類的惰性總會趨勢我們朝著更加簡單，更加方便的方向前進(jìn)。二、多維度——三維輸入系統(tǒng)和全息影像技術(shù)通過維度觀念看人機交互界面發(fā)展，整個過程就是維度不斷增加的過程，每個階段都包括了輸出和輸入的兩方面內(nèi)容。

一維形態(tài)階段，輸出方面指的是早期單一排列的字符信息，輸入的設(shè)備就只有鍵盤，鍵盤的輸入是沒有明顯空間坐標(biāo)的概念的。

二維形態(tài)階段，輸出方面是指圖形用戶界面的出現(xiàn)允許能夠在屏幕上運用圖形、色彩、動畫等二維平面形態(tài)進(jìn)行展現(xiàn)信息內(nèi)容，另一方面是指現(xiàn)在所使用的鼠標(biāo)只輸出X軸和Y軸的二維數(shù)據(jù)，我們的交互設(shè)計作品只能通過這兩個信息做出判斷。

當(dāng)今我們正發(fā)展到了三維形態(tài)的階段，主要內(nèi)容包括計算機三維圖形技術(shù)的發(fā)展。但現(xiàn)有三維圖形的計算結(jié)果主要還是以只有二維顯示能力的顯示器來展現(xiàn)。1.全息影像技術(shù)三維全息影像技術(shù)才是真正的三維展示技術(shù)。全息影像是真正的三維立體影像，用戶不需要佩戴帶立體眼鏡或其他任何的輔助設(shè)備，就可以在不同的角度裸眼觀看影像。還記得之前頗為流行的激光防偽技術(shù)，那時許多圖書、煙酒包裝上都有一個金光閃閃的小貼紙，望向其中會發(fā)現(xiàn)里面竟是一幅立體的圖像。這正是全息影像技術(shù)的初級應(yīng)用。雖然，全息影像技術(shù)由來已久，但是在2000年前一直發(fā)展緩慢，直到2001年德國國家實驗室開發(fā)出的全息膜技術(shù)使三維圖像的再現(xiàn)成為可能，這才邁入一個全新的階段。此后幾年，隨著材料科技迅速成熟，全息影像技術(shù)飛速發(fā)展，并且得到愈發(fā)廣泛的應(yīng)用。不過,目前市場上對于全息影像技術(shù)的應(yīng)用大都還停留在展示的階段，應(yīng)用場景無非就是大型演出、展覽或者產(chǎn)品發(fā)布會上，但全息影像技術(shù)未來的前景遠(yuǎn)不局限于此。比如拿我來說，在網(wǎng)上購物時最大的困擾就是無法看到實物商品，經(jīng)常是東西拿到手后，才發(fā)現(xiàn)與網(wǎng)站上精美的圖片相比完全是南轅北轍，尤其是購買服飾時，只能憑感覺來判斷。將來，全息影像技術(shù)可以與電商結(jié)合，那時，消費者看到的不再是那些華而不實的圖片，而是一幅幅栩栩如生的三維圖像，這會解除消費者的后顧之憂，極大釋放電子商務(wù)的消費需求。目前很多電商都承諾免費試穿、無條件退貨，這大大降低了物流效率。十年后，一旦全息影像技術(shù)成熟，消費者完全可以在下單之前完成試穿環(huán)節(jié)，為自己和商家都能免去不少煩惱。電影《鋼鐵俠》則為人們展示了全息影像技術(shù)的另一幅圖景。影片中，主人公使用的計算機界面和操作臺就是投射到空氣中的全息圖像，史塔克對著空氣進(jìn)行操作來設(shè)計盔甲?？梢钥隙ǖ氖牵诓痪玫膶?，影片中所呈現(xiàn)出的就將變?yōu)楝F(xiàn)實，微軟公司也已經(jīng)著手開發(fā)類似影片中展現(xiàn)的技術(shù)，并將這一項目命名為Vermeer。2.三維信息的輸入系統(tǒng)另一方面三維信息的輸入系統(tǒng)，是一個可佩戴的姿態(tài)交互系統(tǒng)，將用戶周圍的事物，與互聯(lián)網(wǎng)無縫連接在一起，用戶可以通過自然手勢與電子設(shè)備進(jìn)行輸入輸出交互。3D顯示器、、視網(wǎng)膜顯示器、動作識別、仿生隱形眼鏡、第六感技術(shù)和體感系統(tǒng)等都是人機交互在不同階段的維度的發(fā)展形態(tài)。

比如說，應(yīng)用這個三維輸入系統(tǒng)，我們可以以手機系統(tǒng)作為使用平臺,在手掌上投影的“鍵盤”可以根據(jù)實際的需要變化，輸入內(nèi)容和顯示內(nèi)容都可以；此概念最早來源于日本任天堂公司于2006年11月推出的Wii家用游戲機，此款設(shè)備包含兩部分硬件：放在電視機前的傳感器和握在手中的控制器。通過控制器頂端配置的鏡頭探測傳感器兩側(cè)的紅外線發(fā)光源來確定自身運動軌跡，并借助自帶陀螺儀測算加速度，實現(xiàn)體感控制。自Wii推出半年后便占據(jù)游戲機市場銷量第一的寶座，這也使得索尼和微軟深切感受到體感技術(shù)的革命性，兩者分別在2010年9月和11月先后推出自主研發(fā)的兩款體感游戲設(shè)備，不僅可以實現(xiàn)360度的虛擬圖像全方位顯示，還能夠通過Kinect攝像頭實現(xiàn)人與虛擬圖像的直接互動。這種技術(shù)與與智能終端的結(jié)合只是體感革命的開始，倘若能與全息投影全面結(jié)合，那么隔空打字、空間操作、模擬手術(shù)等全新概念將不僅停留在想象之中。三、智能化人工智能代表著人機交互界面設(shè)計的新階段。人機交互過程對于計算機來說就是一個接受指令，進(jìn)行運算，最后輸出結(jié)果的過程。但目前情況是，計算機基本處于數(shù)學(xué)邏輯運算的階段，運算的過程并不對數(shù)據(jù)進(jìn)行理解，并不能對意識、情感、心理等一些生物性的活動做出處理，以及不能進(jìn)行像人類意識所特有的主觀能動的創(chuàng)造性活動。但是未來十年，我覺得很有可能在這個上會有所變化。1.以用戶為中心這個是不會改變的。“人機交互技術(shù)無論發(fā)展到什么程度,都必須圍繞以用戶為中心的宗旨”。人民大學(xué)商學(xué)院教授、人機交互專家毛基業(yè)認(rèn)為。交互設(shè)計并不是用戶體驗,用戶體驗是指產(chǎn)品的使用者(用戶)對產(chǎn)品的主觀感覺,是用戶在使用產(chǎn)品的過程中所感受到的、所獲得的全部內(nèi)容的總和。而交互設(shè)計人員必須根據(jù)用戶的實際需求來決定產(chǎn)品的易用性。比如把ATM的取款程序設(shè)計為取卡先，才能取錢,這表面上看給用戶帶來不便,實際卻降低了用戶因不記得拿卡而帶來的損失,這是為產(chǎn)品的安全性而做的交互設(shè)計。只有當(dāng)目標(biāo)用戶對設(shè)計的產(chǎn)品贊嘆不已,這時候才可以說產(chǎn)品獲得良好的“用戶體驗”。以用戶為中心的設(shè)計所關(guān)注的是如何針對用戶體驗展開設(shè)計,是強調(diào)“體驗”對設(shè)計的影響,把用戶做為價值創(chuàng)造的主體,強調(diào)以用戶為中心,需要用戶親自參與,滿足用戶的個性化需要。2.人性化比爾蓋茨曾預(yù)言,電腦毫無表情的時代即將結(jié)束,21世紀(jì)將是情感電腦大行其道的時代。雖然今天的電腦還沒有喜怒哀樂,但是讓電腦也有喜怒哀樂是人機交互的發(fā)展趨勢。情感計算就是要讓計算機具有感知、理解、模仿人類情感特征的能力,以提高人機交互的效率和質(zhì)量。具體包括情感信息獲取、情感表達(dá)、參數(shù)化建模、識別和理解、生成和模擬,最終目標(biāo)是讓計算機在邏輯技能的基礎(chǔ)上加上理智和平衡,從而建立一種更為和諧的人機環(huán)境。結(jié)語

：人機交