關于人機交互技術發(fā)展的未來預測

華僑華僑大學計算機科學與技術學院十年后——更自然的人機交互新技術專題報告結課論文班級：12級數字媒體技術1班學號：1225141029姓名：吳佳萍[[2015-1-10]計算機從誕生到現在雖然只有半個世紀的時間，但已經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，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用的核心平臺，自然用戶界面的設計潮流成為了用戶界面設計發(fā)展的必然趨勢。

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

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進行溝通的。早期，人只能通過鍵盤與計算機進行溝通，而計算機就通過顯示器以視覺信息的方式反饋給用戶。后來鼠標鍵盤相繼問世，而現在更新的輸入設備也已出現。數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“數字墨水”技術也隨之出現?！皵底帜奔夹g是一種新的人機界面技術，它借鑒“手寫識別”技術的同時，超越了它的許多局限。擺脫了鼠標、鍵盤的束縛，只要一支筆，用戶就可以實現日常書寫的基本功能。使用“數字墨水”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（已不是鼠標了），筆與屏幕的距離在10毫米左右就可以正常書寫。數字墨水技術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,但數字墨水不是用來取代鼠標和鍵盤的。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,讓學生在聽課時也可以享受電腦的好處,在課堂上利用數字墨水進行手寫記錄,得到被電腦直接“讀懂”的數字文件,可后還可以繼續(xù)進行編輯、共享、查找和網絡傳遞。或者當你在廚房烹調時,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，“數字墨水”技術被廣泛應用到平板電腦中，但是“數字墨水”并不局限于平板電腦，現在許多PDA產品也準備嘗試使用這種技術。在windowsVista操作系統推出后，只要硬件支持，臺式電腦用戶也能使用“數字墨水”技術。人們所習慣的“筆和紙”將在信息時代以新的方式得以延續(xù)，“數字墨水”以及與之相關的計算技術會與我們的工作和生活越來越近。十年后，我想數字墨水的應用將會得以開拓變得普標。眼標——“眼睛追蹤”技術鼠標誕生于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，鼠標才成為商業(yè)化微型計算機的標準配置。雖然后來在筆記本電腦中開始出現了觸摸式和推桿式等光標控制裝置，但它們誰也代替不了鼠標。今天，這種暫時被命名為“眼睛追蹤”的技術卻有可能成為鼠標的“終結者”。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”目前還太遙遠)來操控圖形界面豈不是更方便?由此,“眼標”應運而生。倫敦帝國學院的科研小組花費數年時間來研究人類眼睛活動與大腦感知之間的關系，最終發(fā)明出一種專門用來捕捉眼球細微動作的紅外線感應裝置?！把蹣恕蹦荑b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,電腦就會自動進行相應的操作。人類用眼睛搜索和盯住一個目標的準確性遠遠超過用手移動鼠標。“眼睛追蹤“技術還會在醫(yī)學或駕駛等其他領域廣泛應用。比如在一些外科手術中，經常會用一些探針和手術刀進入人體內進行操作，醫(yī)生通常是一邊看著顯示屏一邊用手控制探針。應用“眼睛追蹤”技術以后，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。將這種技術應用在汽車內，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。眼標十年后有極大的可能會代替鼠標。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。二、多維度——三維輸入系統和全息影像技術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，輸入的設備就只有鍵盤，鍵盤的輸入是沒有明顯空間坐標的概念的。

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)進行展現信息內容，另一方面是指現在所使用的鼠標只輸出X軸和Y軸的二維數據，我們的交互設計作品只能通過這兩個信息做出判斷。

當今我們正發(fā)展到了三維形態(tài)的階段，主要內容包括計算機三維圖形技術的發(fā)展。但現有三維圖形的計算結果主要還是以只有二維顯示能力的顯示器來展現。1.全息影像技術三維全息影像技術才是真正的三維展示技術。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，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)現里面竟是一幅立體的圖像。這正是全息影像技術的初級應用。雖然，全息影像技術由來已久，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)出的全息膜技術使三維圖像的再現成為可能，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，全息影像技術飛速發(fā)展，并且得到愈發(fā)廣泛的應用。不過,目前市場上對于全息影像技術的應用大都還停留在展示的階段，應用場景無非就是大型演出、展覽或者產品發(fā)布會上，但全息影像技術未來的前景遠不局限于此。比如拿我來說，在網上購物時最大的困擾就是無法看到實物商品，經常是東西拿到手后，才發(fā)現與網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，全息影像技術可以與電商結合，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，史塔克對著空氣進行操作來設計盔甲?？梢钥隙ǖ氖牵诓痪玫膶?，影片中所呈現出的就將變?yōu)楝F實，微軟公司也已經著手開發(fā)類似影片中展現的技術，并將這一項目命名為Vermeer。2.三維信息的輸入系統另一方面三維信息的輸入系統，是一個可佩戴的姿態(tài)交互系統，將用戶周圍的事物，與互聯網無縫連接在一起，用戶可以通過自然手勢與電子設備進行輸入輸出交互。3D顯示器、、視網膜顯示器、動作識別、仿生隱形眼鏡、第六感技術和體感系統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，應用這個三維輸入系統，我們可以以手機系統作為使用平臺,在手掌上投影的“鍵盤”可以根據實際的需要變化，輸入內容和顯示內容都可以；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，實現體感控制。自Wii推出半年后便占據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)的兩款體感游戲設備，不僅可以實現360度的虛擬圖像全方位顯示，還能夠通過Kinect攝像頭實現人與虛擬圖像的直接互動。這種技術與與智能終端的結合只是體感革命的開始，倘若能與全息投影全面結合，那么隔空打字、空間操作、模擬手術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，進行運算，最后輸出結果的過程。但目前情況是，計算機基本處于數學邏輯運算的階段，運算的過程并不對數據進行理解，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?！叭藱C交互技術無論發(fā)展到什么程度,都必須圍繞以用戶為中心的宗旨”。人民大學商學院教授、人機交互專家毛基業(yè)認為。交互設計并不是用戶體驗,用戶體驗是指產品的使用者(用戶)對產品的主觀感覺,是用戶在使用產品的過程中所感受到的、所獲得的全部內容的總和。而交互設計人員必須根據用戶的實際需求來決定產品的易用性。比如把ATM的取款程序設計為取卡先，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,這是為產品的安全性而做的交互設計。只有當目標用戶對設計的產品贊嘆不已,這時候才可以說產品獲得良好的“用戶體驗”。以用戶為中心的設計所關注的是如何針對用戶體驗展開設計,是強調“體驗”對設計的影響,把用戶做為價值創(chuàng)造的主體,強調以用戶為中心,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言,電腦毫無表情的時代即將結束,21世紀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量。具體包括情感信息獲取、情感表達、參數化建模、識別和理解、生成和模擬,最終目標是讓計算機在邏輯技能的基礎上加上理智和平衡,從而建立一種更為和諧的人機環(huán)境。結語

：人機交