自計算機以一個龐然大物的笨拙體態(tài)出現(xiàn)直到現(xiàn)在，它已經(jīng)越來越緊密地融入了人們的日常生活，并已經(jīng)被公認為解決醫(yī)療、教育、科研、環(huán)保等各類重大社會問題不可或缺的重要工具。在從人逐漸適應計算機再到計算機不斷適應人的互動過程中，人機交互技術也不再局限于鍵盤輸入、手柄操作，而是以更加新奇的方式出現(xiàn)：手指的微小動作、聲波在空氣中的振動、眼珠和舌頭的轉動，都可以實現(xiàn)信息傳遞，完成人與機器之間的“對話”。

　　什么是人機交互技術？

　　人機交互技術（Human-Computer Interaction Techniques）是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現(xiàn)人與計算機對話的技術。

　　人機交互技術包括機器通過輸出或顯示設備給人提供大量有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息，回答問題及提示請示等。人機交互技術是計算機用戶界面設計中的重要內容之一。它與認知學、人機工程學、心理學等學科領域有密切的聯(lián)系。

　　也指通過電極將神經(jīng)信號與電子信號互相聯(lián)系，達到人腦與電腦互相溝通的技術，可以預見，電腦甚至可以在未來成為一種媒介，達到人腦與人腦意識之間的交流，即心靈感應。

　　商用的各類人機交互技術

　　2008年，微軟總裁比爾·蓋茨提出“自然用戶界面”（naturaluserinterface）的概念，并預言人機互動模式在未來幾年內將會有很大的改觀，電腦的鍵盤和鼠標將會逐步被更為自然、更具直覺性的觸摸式、視覺型以及聲控界面所代替。而隨著技術的精進，“有機用戶界面”（organicuserinterface）也開始悄然興起——生物識別傳感器、皮膚顯示器，乃至大腦與計算機的直接對接，無疑都將給人類的生活帶來重大影響?！段磥韺W家》雜志5/6月號刊登的文章，就對當前正在研發(fā)或者已投入商用的各類人機交互技術進行了盤點。

　　觸摸式顯示屏

　　觸摸式顯示屏在很多領域已經(jīng)被廣泛應用，最為人熟知的就是安裝在機場或者商場的Kiosk自助服務設備，游客或購物者通過手動觸摸屏幕，就可以查詢相關信息，辦理登機手續(xù)，甚至購買報紙。

　　2007年，微軟公司推出了“桌面”（Surface）計算機，帶來了全新的觸摸式人機交互模式。這款酷似咖啡桌桌面的平板電腦完全摒棄了鼠標和鍵盤，通過聲音、筆或者觸摸就可以完成編輯、瀏覽圖片或者直接訂餐等操作。其顯示屏隱藏在硬塑料板底下，依靠一套攝像機系統(tǒng)捕捉人發(fā)出的指令動作，然后進行分析、理解并加以執(zhí)行。更令人稱奇的是，只要將手機、播放器等物品放到其表面，電腦就能自動識別并進行文件傳輸。由于“桌面”計算機的屏幕可以分割，并且使用了多點觸控技術，可方便多達10個用戶同時使用。

　　而今年6月，“桌面”將迎來一個強勁對手，索尼公司計劃推出一款名為AtracTable的茶幾電腦與之一較高下。AtracTable也可以與放在它表面的手機等設備進行交流互動。另外，該款電腦中還集成了年齡、性別、情緒等分析系統(tǒng)，可以智能識別使用對象。索尼的目標是將之推廣到各種使用環(huán)境，包括游戲行業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療市場和零售業(yè)等。

　　柔性顯示屏

　　超薄、超輕的柔性顯示屏已經(jīng)走出實驗室，很快就會進入市場“打江山”。很多評論人士認為，使用能夠隨意折疊卷曲的柔性顯示屏制造的電子書就是未來的紙張。

　　目前電子書閱讀器的柔性顯示屏有多種類型，其中包括可以主動發(fā)光但卻會給讀者的眼睛帶來刺激和傷害的有機發(fā)光二極管（LOED）顯示屏、需要使用背景光的液晶顯示屏（LCD）、以及用在亞馬遜Kindle電子書閱讀器上的由美國E-Ink公司利用電泳顯示技術制造的電子紙。

　　不同的顯示技術之間各有優(yōu)劣，因而擁有不同的應用市場，比如，LOED顯示屏的刷新率更快，而E-Ink公司的電子紙則更加節(jié)能。在將來，報紙、雜志甚至服裝、墻面都可以變成顯示屏，向我們展示一幅幅動態(tài)畫面。

　　3D顯示器

　　盡管3D電影早在90年前就已經(jīng)問世，但2010年才算是真正的“3D元年”，索尼、松下和其他廠商紛紛宣布自己生產(chǎn)的3D電視機年內即可上市銷售，將3D影像從電影院搬進客廳已是指日可待。

　　目前的3D電視機仍然需要觀眾佩戴特制的眼鏡才可以收看節(jié)目。眼鏡的規(guī)格大致分為主動式快門3D眼鏡和偏光3D眼鏡兩種，并且沒有通用的工業(yè)標準，由各廠商自行研制。

　　雖然產(chǎn)業(yè)界認為，近期3D電影在全球票房大賣，預示著家庭市場已經(jīng)做好了迎接3D的準備，不過，普通觀眾是否能夠忍受連續(xù)好幾個小時戴著特制眼鏡看電視還是個未知數(shù)。而據(jù)專家預測，無需佩戴眼鏡就可收看節(jié)目的3D電視機大概還要再等10年左右才會推向市場。

　　視網(wǎng)膜顯示器

　　視網(wǎng)膜顯示器能夠通過低強度激光或者發(fā)光二極管直接將影像投射到使用者的視網(wǎng)膜上，具有不遮擋視野的特點。

　　這一概念是在20多年前提出的，但直到近些年來技術進步才讓各種不同的視網(wǎng)膜顯示變得可行。比如邊發(fā)射發(fā)光二極管，其比面發(fā)射發(fā)光二極管的光輸出功率大，但比激光的功率要求低，將其應用于視網(wǎng)膜顯示器，可提供一個亮度更高而成本更低的選擇。與傳統(tǒng)顯示器相比，視網(wǎng)膜顯示器的亮度-功率比更高，能耗也會相應地大幅降低。

　　視網(wǎng)膜成像的應用前景非常廣闊，比如車載平視顯示器，可將重要的駕駛信息投射在汽車的前風擋玻璃上，司機平視就可以看到，從而可以提高行車安全；此外還可為執(zhí)行軍事任務的士兵提供最優(yōu)路徑和戰(zhàn)術信息，并且在醫(yī)療手術、浸入式游戲行業(yè)也大有作為。日本兄弟公司曾在2005年的日本“愛知世博會”上展示了全球首款視網(wǎng)膜顯示器。該公司最近宣布，計劃于今年發(fā)布一款使用紅光、綠光和藍光激光二極管的商用視網(wǎng)膜成像顯示器。

　　地理空間跟蹤

　　地理空間跟蹤的應用潛力才剛剛開始展現(xiàn)，在未來幾年中有望取得巨大的技術進步。智能手機配備的全球定位系統(tǒng)、定向儀和加速度計可以提供足夠多的信息，來幫助使用者確定大概地點和方向。而技術的改進將有可能使跟蹤的精度提高到誤差不超出1毫米。

　　很多針對手機開發(fā)的現(xiàn)實增強應用，如基于位置的營銷、旅游幫助和社交網(wǎng)絡等，都使用了地理空間數(shù)據(jù)，可以提供基于使用者所處方位的關聯(lián)信息。在未來幾年內，隨著跟蹤定位精度進一步提高以及無線網(wǎng)絡進一步提速，這塊市場將會大幅增長。

　　動作識別

　　動作識別是一項正在發(fā)展中的技術，在很多方面都可得到應用，如可穿戴式計算機、隱身技術、浸入式游戲以及情感計算（一種可對人類的情感進行偵測、分類、組織和回應的系統(tǒng)或應用，可以幫助使用者獲得高效而又親切的感覺）等。過去大部分動作識別系統(tǒng)重點分析的是臉部和手部的動作，不過現(xiàn)在，研發(fā)人員也開始將關注點轉移到身體姿勢、步態(tài)和其他行為舉止上來。

　　人機交互技術會在哪些領域出彩？

　　2016年春天，憑借機器學習打造的谷歌人工智能程序AlphaGo戰(zhàn)勝了世界頂級圍棋棋手李世石。這場勝利可謂AI技術發(fā)展史上里程碑式的事件。這一程序應用了深度神經(jīng)網(wǎng)絡，能夠最大化地模擬人類思考的過程。

　　通過3000萬棋局的自我對弈以及與專業(yè)棋手的較量，AlphaGo團隊大大精進了這一智能程序的棋藝?？瓷先ミ@個故事的主角似乎是機器學習，但是我們忽略了人機交互中人類獲得的益處：在和AlphaGo較量的過程中，人類棋手的棋藝也能得到很大的提高。就像神經(jīng)網(wǎng)絡會讓AlphaGo用人類的方式思考問題一樣，在未來，和這樣的智能程序的互動也會讓人類從機器學習中提高已有的能力并獲得新的知識。

　　從機器學習中不斷學習新的知識和技能會對很多行業(yè)產(chǎn)生十分直接的影響。在未來，人機交互學習將主要從以下五大領域影響我們的生活。

　　教育

　　教育領域是最有機會從人機交互學習中受益的。舉個例子，根據(jù)機器學習演化而來的自適應學習能夠基于每個學生不同的學習習慣，為其量身打造最適合的學習方法。從教育領域巨頭Person到創(chuàng)企DuoLingo都在利用這一方式打造個性化教育平臺，DuoLingo開發(fā)的軟件還能根據(jù)用戶輸入的內容提高自己的翻譯能力。在目前這種在線教育和混合教育不斷發(fā)展的時期，那些能夠不斷從人機交互學習中獲益的公司就擁有了競爭優(yōu)勢。學習的定義也在不斷的更新——無論是人類學習還是機器學習。

　　人力資源

　　人力資源招聘到管理的整個過程都為人機交互學習創(chuàng)造了一個理想的環(huán)境。很多創(chuàng)企都將機器學習用于企業(yè)的招聘過程中，谷歌的人力運營團隊已經(jīng)開始利用數(shù)據(jù)來優(yōu)化人力資源的獲取過程。通過機器學習來識別和預測人力資源的發(fā)展趨勢和需求，我們將不斷提升自身專業(yè)技能，而且還能讓員工和機器算法積極對話、相互學習。

　　風險投資

　　在過去五年中，風投公司對那些人工智能領域創(chuàng)企的投資持續(xù)且穩(wěn)定增長，但是這些投資還未“光顧”過機器學習領域。風險投資過程將人際關系、對投資行業(yè)的了解、投資者的感性直覺以及理性定量分析融為一體，這對于人機交互學習來說簡直是一片發(fā)展沃土。

　　心理學與行為科學

　　研究表明，比起人類自己，機器算法能夠更快速、更準確的預測人類的行為。隨著機器學習不斷發(fā)展，它有能力讓我們對自己的想法和行為有更加清晰的認識，再反過來幫助我們改變這些行為。無論是治療方案、日常運動計劃還是對于退休生活的規(guī)劃，行為干預所服務的整個行業(yè)都會深受人類與機器交互學習的益處。藝術

　　人機交互學習同樣能夠改變我們的創(chuàng)作過程——盡管這看似最不實用，但卻是最開放的一環(huán)。機器學習不光可以進行分析，而且還能隨時開啟生成模式。它能夠對現(xiàn)有事物進行識別，但同時也能創(chuàng)造新的內容：如視覺圖像和音樂創(chuàng)作。

　　機器學習的確會給各個行業(yè)以及我們的工作帶來影響，而且在不斷取代我們生活中的某些部分。但是與此同時，我們的思考方式、學習習慣以及創(chuàng)作方式又會在同機器交互的過程中受到一些影響。在未來，人類學習和機器學習一定能產(chǎn)生良性互動，人類與機器的合作一定會更加緊密。

　　人機交互技術在各個領域的應用

　?。?）工作事故，健康與安全

　　包括事故與安全；事故調查；事故改造；健康與安全；健康人機工程；危險分析；健康與安全課題；健康與安全規(guī)則的應用；工業(yè)工作壓力；機器防護；安全文化與安全管理；安全文化評價與改進；警示與提醒技術；安全概率分析；

　?。?）人體工作行為解剖學和人體測量解剖學；人體測量；人體測量和工作空間設計；生物力學；殘疾人設計；姿勢和生物力學負荷研究；工作中的滑倒、差錯研究；背部疼痛；聽覺障礙研究；

　?。?）認知工效學和復雜任務認知技能和決策研究；法律人機工程；團隊工作；過程研究；

　?。?）計算機軟件人機工程軟件設計；軟件發(fā)展；軟件人機工程；執(zhí)行和可用性；

　　（5）計算機終端：設計與布局計算機產(chǎn)品和外設的設計與布局；計算機終端工作站；顯示屏設備與規(guī)則；顯示屏健康與安全；DSE和手動操作；順從測量；DSE人機評價；VDUs 和辦公環(huán)境人機工程研究；

　?。?）顯示與控制布局設計顯示與控制信息的選擇與設計

　?。?）控制室設計控制臺和控制室的布局設計；控制室人機工程；

　　（8）環(huán)境人機工程環(huán)境狀況和因素分析；噪音測量；工作中的聽力損失；熱環(huán)境；可視性與照明；工作環(huán)境人機工程；振動；

　?。?）專家論證：多工作環(huán)境專家論證調查研究；法律人機工程；工業(yè)賠償申訴；傷害訴訟；傷害原因；訴訟支持；

　?。?0）人機界面設計與評價人機界面的設計與發(fā)展；知識系統(tǒng)；人機界面形式；HCI/MMI原型；GUI原型；

　　（11）人的可靠性人的失誤和可靠性研究；人的失誤分析；人因審查；人因整合；人的可靠性評價；

　　（12）工業(yè)設計應用信息設計；市場/用戶研究；醫(yī)療設備；坐的設計與舒適性研究；座椅設計與分類；家具分類與選擇；

　?。?3）工業(yè)/商業(yè)工作空間設計工業(yè)工作空間設計；工業(yè)人機工程；工作設計與組織；人體測量學與工作空間設計；工作空間設計與工作站設計；警告、標簽與說明；工作負荷分析；

　　（14）管理與人機工程變化管理；成本-利益分析；突發(fā)事故應變研究；人機戰(zhàn)略實施；操作效能；操作負荷分析；標準化研究；人力資源管理；工作程序；人機規(guī)則和實踐；

　　（15）手工操作負荷：安全與培訓手工操作評價與培訓；手工操作與舉力；手工操作負荷

　?。?6）辦公室人機工程與設計辦公自動化；辦公室和辦公設備設計；辦公室設計人機工程；DSE人機工程；

　?。?7）生理學方面和醫(yī)學人機工程生理學；生理能力；醫(yī)學人機工程；醫(yī)學設備；心理生理學；行為期望；行為標準；

　　（18）產(chǎn)品設計與顧客人機工程銷售與市場；產(chǎn)品設計與測試；產(chǎn)品中人機工程；產(chǎn)品發(fā)展；產(chǎn)品可靠性與安全性；產(chǎn)品缺陷；產(chǎn)品材質；服裝人機工程；

　　（19）風險評估：多種工作狀況風險與成本-利益分析；風險評估與風險管理；風險預測；總體骨骼、肌肉風險研究；

　?。?0）社會技術系統(tǒng)與人機工程組織行為；組織變化；組織心理學；人機工程戰(zhàn)略；社會技術系統(tǒng)；暴力評估與動機；

　?。?1）系統(tǒng)分析

　　系統(tǒng)分析與設計；系統(tǒng)整合；系統(tǒng)需求；電信系統(tǒng)與產(chǎn)品；人機系統(tǒng)；Manprint；人員配備研究；三維人體模型；實驗設計；系統(tǒng)設計標準與類別；通信分析；

　　（22）任務分析

　　任務分析與工作設計；任務分析與綜合；團隊協(xié)作；

　?。?3）管理培訓與人員培訓

　　人機工程培訓；整體培訓；認知技能/決策分析；工程師培訓；STUDIO中的訓練；訓練模型；培訓需求分析；

　?。?4）可用性評估

　　可用性評估與測試；可用性審核；可用性評估；可用性培訓；試驗與驗證；仿真與試驗；仿真研究；仿真與原型；

　?。?5）用戶需求與用戶指導

　　用戶文檔；用戶指導；用戶手冊與說明；用戶界面設計與原型；用戶需求分析與類別；用戶實驗管理；

　?。?6）車輛與交通人機工程航空；直升機人機工程；頭盔顯示；乘客環(huán)境；鐵路車輛與系統(tǒng)；交通設計；車輛設計；車輛人機工程；車輛安全性

　?。?7）與工作有關的骨骼、肌肉問題骨骼、肌肉紊亂；重復勞動的疲勞損傷；與工作有關的骨骼、肌肉管理問題；上肢損傷；

　?。?8）其它特殊的人機工程應用

　　原子能；軍隊人機工程；軍隊系統(tǒng)；過程控制；文化調查；調查與研究方法；自動語音識別