从人机交互的发展史看它的发展趋势

人机交互是如何产生的，它的发展前景如何，未来的发展趋势是怎样的？本文将带你走进人机交互的技术殿堂，展望这门看似高深又普及的技术带给我们生活的变化。
 

人机交互前景广阔，首先得从人机交互的发展来说起，人机交互有几个发展阶段？

人机交互开始于世界上第一台计算机ENIAC的出现，操作系统是以下命令的方式来完成是，当时带给人们更多的是对计算机的神秘感，语言上的障碍给人很强的专业感，但由于语言的特殊性，人们必须主动去适应这样的情况才能正确的操作计算机；因而在这样的过程中，复杂的计算机以及难以让人理解的语言使得人与机器在交互的过程中显得极为困难，加上在操作过程中的低效和枯燥性使得当时人们开始寻找更好的方式来实现人机交互。

自1982年ACM成立人机交互专门兴趣小组SIGCHI(Special Interest Group on Computer-Human Interaction)以来，人机交互(Computer-Human Interaction，CHI)已走过了近30年历程，键盘的出现，将计算机带入了字符用户界面时代。
 

1964年，美国人道格·恩格尔巴特（Doug Engelbart）发明了鼠标，图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）随之出现，才有了计算机的主机时代和个人计算机时代，为此恩格尔巴特也获得了1997年的图灵奖，自图形用户界面出现至今的几十年中，人机交互技术经历了几代人的努力，成就了PC时代的辉煌。

70年代Xerox研究中心的Alan Kay提出了Smalltalk面向对象程序设计等思想，并发明了重叠式多窗口系统；1989年Tim Berners-Lee在日内瓦的CERN用HTML及HTTP开发了WWW网，随后出现了各种浏览器（网络用户界面），使互联网飞速发展起来。

由于笔式交互、触摸、语音、以及基于视频等自然交互设备的出现，新的计算模式被提出，人机交互进入了普适计算(Pervasive Computing)时代。

90年代美国麻省理工学院N.Negroponte领导的媒体实验室在新一代多通道用户界面方面（包括语音、手势、智能体等），做了大量开创性的工作。

90年代美国Xerox公司PARC的首席科学家Mark Weiser首先提出“无所不在计算（Ubiquitous Computing）”思想。
 

人机交互是研究人类所使用的交互式计算系统的设计、实施、评估以及相关主要现象的学科，用户界面（User Interface,UI）是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分，用户界面是人机交互技术的物质表现形式。所以在普适计算时代自然交互是其研究的重要主题，人机交互的历史也是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。回顾人机交互的发展史，主要经历了以下几个阶段：

1、早期的手工作业阶段；

2、作业控制语言及交互命令语言阶段；

3、图形用户界面（GUI）阶段；

4、网络用户界面的出现，多通道、多媒体的智能人机交互阶段。

人机交互大师Turk曾给自然地用户界面下过如下定义：最自然的人机交互技术是指那些能够利用人类自然地认知和感知能力、社会技能以及我们从小就养成的行为习惯。由图6的五种人的感知通道所衍生出的界面形式称为可感知用户界面（Perceptual User Interface,PUI）可感知用户界面(PUI)目前主要集中在以下几大领域：触控交互、笔式交互、机器视觉交互、语音交互、脑-机交互、其他传感器类交互以及多通道交互领域。
 

人机交互技术发展趋势
 

目前，基于视觉的交互是人机交互领域的一个研究热点。如智能相机、Anote数码笔以及微软的XBOX体感游戏机都是这一领域的研究成果。严格地讲，Anote数码笔虽然采用了视觉处理技术，但应该属于实物操作界面（Tangible User Interface,TUI）的范畴。

实物操作界面倡导的是周围环境中的物体都是交互的接口（World will be interface.）。Anote数码笔是由数码纸和数码笔组成的，所谓的数码纸就是普通的纸，数码笔就是一支普通的圆珠笔，它通过微型摄相头读入笔尖高速书写的笔迹和Anote数码纸的微点坐标，微处理器分析处理后通过蓝牙无线或USB等方法转送到电脑或携带手机之中，人们只需用「Anote数码笔」在「Anote数码纸」上与平常一样书写与记录、就可以将信息简便的输入电脑。

计算机的运算速度、存储能力、以至整体计算能力一直在按照Moore定律成倍翻新，另一方面，人的认知能力（包括记忆、理解能力）是不随时间成倍增长的，因此人和计算机的交互就会存在严重的不平衡，人机交互技术，从本质上讲，是为了减轻人的认知负荷，增强人类的感觉通道和动作通道的能力。

所以新一代的用户界面将会秉承“无所不在的计算思想”，在五个“any”（access Any body,Any thing,Any-where,at Any time,via Any device）上进行延伸。计算机将会从我们的“眼前”消失融入到我们周围的环境中去，在这个过程中，图形用户界面（GUI）不会被替代，而是会被增强，图形用户界面将在以下几方面继续发展：

1、集成化：人机交互将呈现出多样化、多通道交互的特点。语音、手势、表情、眼动、唇动、头动、以及肢体姿势等交互手段将集成在一起，是新一代自然、高效的交互技术的一个发展方向。

2、网络化：新一代的人机交互技术需要考虑在不同设备、不同网络、不同平台之间的无缝切换和延伸，支持用户随时随地利用多种简单的自然方式进行人机交互，而且包括支持多个用户之间以协作的方式进行交互。

3、智能化：在人机交互中，使计算机更好地自动捕捉人的姿态、手势、语音和上下文等信息，了解人的意图，并做出合适的反馈或动作，提高交互活动的自然性和高效性，使人－机之间的交互像人－人交互一样自然、方便，是计算机科学家正在积极探索的新一代交互技术的一个重要内容。

4、标准化：从降低产品成本，提升设备的兼容性和可扩张性能等角度，人机交互标准的设定是一项长期而艰巨的任务，并随着社会需求的变化而不断变化。

人机交互技术未来发展趋势展望
 

自然化的人机交互技术

当今时代发展的条件下，人的感受已经成了设计需要考虑的重要问题，同样人机交互也不例外，由于人适应了这样一种通过多种方式来共同控制客观对象，并同时希望快速看到控制结果的状况，使得自然化的用户界面成了一个快速发展的趋势，比较明显的就是虚拟现实技术的发展，用户借助必要的设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互作用、相互影响，从而产生亲临真实环境的感觉和体验，虚拟现实是多媒体发展的高级阶段，是人与机器无障碍交互的自然境界。

智能化的人机交互技术

智能化使设计主要是使人在任何情况下都能感觉自己处于一个最佳的状态。其中改变的主要是机器，而不是人本身。一方面智能化交互设计将提高人的生活质量和改善人的生活环境。在这样一个交互设计的环境下人与人之间的距离将会变得很近，人在使用过程中将体会到极大的愉悦性，提高了他们对生活的热情度；另一方面智能化人机交互设计将实现尼葛洛庞蒂“界面应该设计得像人一样，而不是像仪表板一样”的愿望，因为“这种设计不仅了解人的需求和感觉，而且表现出超凡的聪明才智，以至于物理界面本身消失不见了。”当然这里的物理界面并没有真正的消失，相反是在随时随地都能出现，这种状况更加体现了人在其中的作用，即让所有的机器都调整好最佳的状态来适应人的需要，那时的界面可以是任何一个平面，这样的面不仅传达一个视觉效果，而且还会有听觉、嗅觉等多通道的方式。

人机交互的前景

未来人机交互设计将会给人们带来更加轻松、舒适的生活，正如尼葛洛庞蒂在《数字化生存》中所预言，“下个十年的挑战将远远不只是为人们提供更庞大的屏幕、更好的音乐和更易使用的图形输入装置；这挑战将是：让电脑认识你，懂得你的需求，了解你的言词，表情和肢体语言。”[尼葛洛庞蒂.数字化生存.海南：海南出版社.1997]从预言中可以看到，未来的设计中以人为中心的理念将会得到进一步的体现，人们在工作环境里不仅会在生理上觉得舒适，而且在心理上也会达到愉悦，那时候人们的生活会变得更加便捷、美好。