人 机 交 互 研 究 和 发 展02 01 2 什 么 是 人 机 交 互 ？ 是 指 关 于 设 计 、 评 估 和 实 现 供 人 们 使用 的 交 互 式 计 算 系 统 ， 并 围 绕 相 关 现象 进 行 研 究 的 学 科 （ ACM SIGCHI，1992， 第 6页 ）人 机 交 互 学 科 人机交互是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问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 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 01 3 什 么 是 人 机 交 互 ？人 机 交 互 涉 及的 领 域 HCIPsychology心 理 学 Ergonomics and human factors人 机 工 程 学和 人 为 因 素Engineering工 程 学 Design设 计 学Semiotics and branding符 号 学 与 品牌Ethnography人 种 史Sociology社 会 学Language语 言 学Computer science计 算 机 科 学 01 4 什 么 是 人 机 交 互 ？ 认 知 心 理 学 认 知 心 理 学 （ Cognitive Psychology） 是 20世 纪 50年 代 中期 在 西 方 兴 起 的 一 种 心 理 学 思 潮 ， 在 20世 纪 70年 代 成 为 西方 心 理 学 的 一 个 主 要 研 究 方 向 。

它 研 究 人 的 高 级 心 理 过 程 ， 主 要 是 认 识 过 程 ， 如 注 意 、 知 觉 、表 象 、 记 忆 、 思 维 和 语 言 等 ， 从 心 理 学 的 观 点 研 究 人 机 交 互的 原 理 该 领 域 研 究 包 括 如 何 通 过 视 觉 、 听 觉 等 接 受 和 理 解 来 自 周 围环 境 的 信 息 的 感 知 过 程 ， 以 及 通 过 人 脑 进 行 记 忆 、 思 维 、 推理 、 学 习 和 解 决 问 题 等 人 的 心 理 活 动 的 认 识 过 程 其 中 人 脑的 认 知 模 型 神 经 元 网 络 及 其 模 型 ， 已 经 成 为 新 一 代 计 算 机 、 人 工 智 能 等 领 域 中 最 热 门 的 研 究 课 题 之 一 认 知 心 理 学在 人 机 界 面 设 计 方 面 具 有 非 常 重 要 作 用 ， 是 人 机 交 互 技 术 的重 要 理 论 基 础 02 5 人 机 交 互 的 研 究 内 容狭 义 的 讲 ，人 机 交 互 技 术 主 要 是 研 究 人与 计 算 机 之 间 的 信 息 交 换， 它 主 要 包 括人 到 计 算 机 和 计 算 机 到 人 的 信 息 交 换 两部 分 。

对 于 前 者 ， 人 们 可 以 借 助 键盘 、 鼠 标 、 操 纵 杆 、 数 据 服 装 、 眼 动 跟踪 器 、 位 置 跟 踪 器 、 数 据 手 套 、 压 力 笔等 设 备 ， 用 手 、 脚 、 声 音 、 姿 势 或 身 体的 动 作 、 眼 睛 甚 至 脑 电 波 等 向 计 算 机 传递 信 息 ； 对 于 后 者 ， 计 算 机 通 过 打 印 机 、绘 图 仪 、 显 示 器 、 头 盔 式 显 示 器 （ HMD） 、 音 箱 等 输 出 或 显 示 设 备 给 人提 供 信 息 02 6 人 机 交 互 的 研 究 内 容 应 用 研 究 开 发建 模 、 设 计 、 评 估 等 理 论和 方 法在 Web、 移 动 计 算 、 虚 拟现 实 等 方 面 02 7 人 机 交 互 的 研 究 内 容 整 体 模 型 转 换 算 法 逻 辑 组 织 结 构 面 板 内 部 的 事 件分 发 及 响 应 方 式 面 板 间 的 关 系 产 生 式 规 则 状 态 转 换 网 络 GOMS LOTOS UAN 任 务 模 型行为模型结构模型模型转换表现模型人 机 交 互 界 面 表 示 模 型 与设 计 方 法友 好 人 机 交 互 界 面 的 开 发 离 不 开 好的 交 互 模 型 与 设 计 方 法 。

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 02 8 人 机 交 互 的 研 究 内 容 可 用 性 分 析 与 评 估 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 02 9 人 机 交 互 的 研 究 内 容多 通 道 交 互 技 术 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 整 合 是 多 通 道 用 户 界 面 研 究 的 重 点 和 难 点 02 10 人 机 交 互 的 研 究 内 容认 知 与 智 能 用 户 界 面 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 、 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 02 11 人 机 交 互 的 研 究 内 容虚 拟 环 境 中 的 人 机 交 互 “ 以 人 为 本 ” 的 、 自 然 和 谐 的 人 机 交 互 理 论 和 方 法 是 虚 拟 现 实 的 主 要 研 究 内 容 之 一 通 过研 究 视 觉 、 听 觉 、 触 觉 等 多 通 道 信 息 融 合 的 理 论 和 方 法 、 协 同 交 互 技 术 以 及 三 维 交 互 技 术等 ， 建 立 具 有 高 度 真 实 感 的 虚 拟 环 境 ， 使 人 产 生 “ 身 临 其 境 ” 的 感 觉 。

02 12 人 机 交 互 的 研 究 内 容Web交 互 设 计 重 点 研 究 Web界 面 的 信 息 交 互 模 型 和 结 构 ，Web界 面 设 计 的 基 本 思 想 和 原 则 ， Web界面 设 计 的 工 具 和 技 术 ， 以 及 Web界 面 设 计的 可 用 性 分 析 与 评 估 方 法 等 内 容 02 13 人 机 交 互 的 研 究 内 容移 动 界 面 设 计 移 动 计 算 （ Mobile Computing） 、 普 适 计 算（ Ubiquitous Computing） 等 对 人 机 交 互 技 术 提 出 了 更高 的 要 求 ， 面 向 移 动 应 用 的 界 面 设 计 问 题 已 成 为 人 机 交互 技 术 研 究 的 一 个 重 要 应 用 领 域 针 对 移 动 设 备 的 便 携性 、 位 置 不 固 定 性 和 计 算 能 力 有 限 性 以 及 无 线 网 络 的 低带 宽 高 延 迟 等 诸 多 的 限 制 ， 研 究 移 动 界 面 的 设 计 方 法 ，移 动 界 面 可 用 性 与 评 估 原 则 ， 移 动 界 面 导 航 技 术 ， 以 及 移 动 界 面 的 实 现 技 术 和 开 发 工 具 ， 是 当 前 的 人 机 交 互 技术 的 研 究 热 点 之 一 。

02 14 人 机 交 互 的 研 究 内 容群 件 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 03 15 人 机 交 互 的 发 展 历 史图形用户界面自然和谐的交互命令行 03 16 人 机 交 互 的 发 展 历 史语 言 命 令 交 互 阶 段 计 算 机 语 言 经 历 了 由 最 初 的 机 器 语 言 ， 而 后 是 汇 编 语 言 ， 直 至 高 级 语 言 的 发 展 过 程 这 个 过 程 也 可 以 看 作 早 期 的 人 机 交 互 的 一 个 发 展 过 程 。

03 17 人 机 交 互 的 发 展 历 史图 形 用 户 界 面 （ GUI） 交 互 阶 段 图 形 用 户 界 面 （ Graphical User Interface， GUI） 的 出 现 ， 使 人 机 交 互 方 式 发 生 了 巨大 变 化 GUI 的 主 要 特 点 是 桌 面 隐 喻 、 WIMP技 术 、 直 接 操 纵 和 “ 所 见 即 所 得 ” 03 18 人 机 交 互 的 发 展 历 史自 然 和 谐 的 人 机 交 互 阶 段 随 着 虚 拟 现 实 、 移 动 计 算 、 无 处 不 在 计 算 等 技 术 的 飞 速 发 展 ， 自 然 和 谐 的 人 机 交 互 方式 得 到 了 一 定 的 发 展 基 于 语 音 、 手 写 体 、 姿 势 、 视 线 跟 踪 、 表 情 等 输 入 手 段 的 多 通 道交 互 是 其 主 要 特 点 ， 其 目 的 是 使 人 能 以 声 音 、 动 作 、 表 情 等 自 然 方 式 进 行 交 互 操 作 笔式交互设备备语音交互设备视觉交互设备虚拟环境中的交互设备 触觉交互设备 04 19 人 机 交 互 的 应 用制 造 业 ： 虚 拟 现 实 虚 拟 现 实 技 术 是 一 种 可 以 创 建 和 体 验 虚 拟 世 界 的 计 算 机 仿 真 系 统 。

它 利 用 计 算 机 生 成一 种 模 拟 环 境 ， 是 一 种 多 源 信 息 融 合 的 交 互 式 的 三 维 动 态 视 景 和 实 体 行 为 的 系 统 ， 仿 真使 用 户 沉 浸 到 该 环 境 中 04 20 人 机 交 互 的 应 用教 育 科 研 ： 虚 拟 白 板 ， 虚 拟 实 验 04 21 人 机 交 互 的 应 用军 事 ： 飞 机 驾 驶 员 培 训 ， 战 术 演 习 仿 真 04 22 人 机 交 互 的 应 用文 化 娱 乐 ： 微 软 Kinect的 体 感 游 戏 控 制 04 23 人 机 交 互 的 应 用商 业 领 域 ： 娱 乐 产 品 设 计 ， 商 业 展 览生 活 ： 手 机 、 平 板 05 24 课 后 作 业 人 机 交 互 技 术 的 发 展 将 带 给 人 们 更 多 科 技 技 术 的 期 盼 和 惊喜 在 未 来 的 人 机 交 互 系 统 中 ， 将 更 加 强 调 “ 以 人 为 本 ” 、“ 自 然 、 和 谐 ” 的 交 互 方 式 ， 以 实 现 人 机 的 高 效 合 作 畅 想 未 来 的 一 种 人 机 交 互 方 式 （ 人 与 计 算 机 、 人 与 移 动 设备 、 人 与 家 用 电 器 、 人 与 车 载 设 备 、 人 与 机 器 等 ） ， 以 论 文 的形 式 呈 现 该 交 互 方 式 。