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人机交互技术
人机交互技术
人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等,人通过输入设备给机器输入有关信息,回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。
1人机交互是什么意思?
  系统可以是各种各样的机器,也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流,并进行操作。小如收音机的播放按键,大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解(即心智模型),那是为了系统的可用性或者用户友好性。

  基本信息人机交互(Human-Computer Interaction, 简写HCI):是指人与计算机之间使用某种对话语言,以一定的交互方式,为完成确定任务的人与计算机之间的信息交换过程。有很多著名公司和学术机构正在研究人机交互。在计算机发展历史上,人们很少注意计算机的易用性。现在,很多计算机用户抱怨计算机制造商在如何使其产品“用户友好”这方面没有投入足够的精力。而反过来,这些计算机系统开发商也在抱怨,他们的理由是:设计和制造计算机是一个很复杂的工作,光是研究如何在新领域能够应用计算机的问题就已经占用了他们的大部分精力,实在是没有多余的精力来研究如何提高计算机的易用性了。

  人机交互(HCI)的一个重要问题是:不同的计算机用户具有不同的使用风格——他们的教育背景不同、理解方式不同、学习方法以及具备技能都不相同,比如,一个左撇子和普通人的使用习惯就完全不同。另外,还要考虑文化和民族的因素。其次,研究和设计人机交互需要考虑的是用户界面技术变化迅速,提供的新的交互技术可能不适用于以前的研究。还有,当用户逐渐掌握了新的接口时,他们可能提出新的要求。

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2人机交互技术研究内容
机交互界面表示模型与设计方法(Model and Methodology)一个交互界面的好坏,直接影响到软件开发的成败。友好人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此,研究人机交互界面的表示模型与设计方法,是人机交互的重要研究内容之一。

可用性分析与评估(Usability and Evaluation)可用性是人机交互系统的重要内容,它关系到人机交互能否达到用户期待的目标,以及实现这一目标的效率与便捷性。人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。

多通道交互技术(Multi-Modal)在多通道交互中,用户可以使用语音、手势、眼神、表情等自然的交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的评估方法以及多通道信息的融合等。其中,多通道信息整合是多通道用户界面研究的重点和难点。

认知与智能用户界面(Intelligent User Interface,IUI)智能用户界面的最终目标是使人机交互和人-人交互一样自然、方便。上下文感知、眼动跟踪、手势识别、三维输入、语音识别、表情识别、手写识别、自然语言理解等都是认知与智能用户界面需要解决的重要问题。 

群件(Groupware)群件是指帮助群组协同工作的计算机支持的协作环境,主要涉及个人或群组间的信息传递、群组中的信息共享、业务过程自动化与协调,以及人和过程之间的交互活动等。目前与人机交互技术相关的研究主要包括:群件系统的体系结构、计算机支持交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现方法等内容。

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3人机交互技术的原则
界面要具有一致性。一致性原则在界面设计中最容易被违反,同时也最容易实现和修改。风格一致的人机界面会给人一种简洁、和谐的美感。

常用操作要有快捷方式。常用操作的使用频度大,应该减少操作序列的长度。为常用操作设计快捷方式,不仅会提高用户的工作效率,还使界面在功能实现上简洁而高效。定义的快捷键最好要与流行软件的快捷键一致。

提供必要的错误处理功能。在出现错误时,系统应该能检测出错误,并且提供简单和容易理解的错误处理功能。错误出现后系统的状态不发生变化,或者系统要提供纠正错误的指导。对所有可能造成损害的动作,坚持要求用户确认。

提供信息反馈。对操作人员的重要操作要有信息反馈。对常用操作和简单操作的反馈可以不作要求,但是对不常用操作和至关重要的操作,系统应该提供详细的信息反馈。用户界面应能对用户的决定做出及时的响应,提高对话的效率,尽量减少击键次数,缩短鼠标移动距离,避免使用户产生无所适从的感觉。

允许操作可逆,。操作应该可逆,这对于不具备专业知识的操作人员相当有用。可逆的动作可以是单个的操作,也可以是一个相对独立的操作序列。对大多数动作应允许恢复(UNDO),对用户出错采取比较宽容的态度。

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4人机交互技术分类
一个交互界面的优劣,直接影响到软件开发的成败。友好的人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此,研究人机交互界面的表示模型与设计方法是人机交互的重要研究内容之一。

可用性是人机交互系统的重要内容,它关系到人机交互能否达到用户期待的目标,以及实现这一目标的效率与便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。

研究视觉、听觉、触觉和力觉等多通道信息的融合理论和方法,使用户可以使用语音、手势、眼神、表情等自然的交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的评估方法以及多通道信息的融合等。其中,多通道融合是多通道用户界面研究的重点和难点。

智能用户界面(Intelligent User Interface,IUI)的最终目标是使人机交互和人-人交互一样自然、方便。上下文感知、三维输入、语音识别、手写识别、自然语言理解等都是认知与智能用户界面解决的重要问题。

群件是指为群组协同工作提供计算机支持的协作环境,主要涉及个人或群组间的信息传递、群组内的信息共享、业务过程自动化与协调以及人和过程之间的交互活动等。目前,与人机交互技术相关的研究内容主要包括群件系统的体系结构、计算机支持的交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现方法等内容。

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5人机交互技术的发展
早期的手工作业阶段.当时交互的特点是由设计者本人(或本部门同事)来使用计算机, 他们采用手工操作和依赖机器(二进制机器代码)的方法去适应现在看来是十分笨拙的计算机;

作业控制语言及交互命令语言阶段.这一阶段的特点是计算机的主要使用者———程序员可采用批处理作业语言或交互命令语言的方式和计算机打交道, 虽然要记忆许多命令和熟练地敲键盘, 但已可用较方便的手段来调试程序、了解计算机执行情况; 

图形用户界面(GUI)阶段.GUI 的主要特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“ 所见即所得(WYSIWYG)”.由于GU I 简明易学、减少了敲键盘、实现了“事实上的标准化” , 因而使不懂计算机的普通用户也可以熟练地使用, 开拓了用户人群.它的出现使信息产业得到空前的发展;

网络用户界面的出现.以超文本标记语言HTML 及超文本传输协议HTTP 为主要基础的网络浏览器是网络用户界面的代表.由它形成的WWW 网已经成为当今Internet 的支柱.这类人机交互技术的特点是发展快, 新的技术不断出现,如搜索引擎、网络加速、多媒体动画、聊天工具等;

多通道、多媒体的智能人机交互阶段.以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化和以手持电脑、智能手机为代表的计算机的微型化、随身化、嵌入化,是当前计算机的两个重要的发展趋势.而以鼠标和键盘为代表的GU I 技术是影响它们发展的瓶颈. 

利用人的多种感觉通道和动作通道(如语音、手写、姿势、视线、表情等输入), 以并行、非精确的方式与(可见或不可见的)计算机环境进行交互, 可以提高人机交互的自然性和高效性.多通道、多媒体的智能人机交互对我们既是一个挑战, 也是一个极好的机遇.在人机交互的发展中, 一大批专家为此做出了卓越的贡献.下面是最有影响的一些事件和成果:

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