浅谈人机自然交互技术

浅谈人机自然交互技术

摘要:随着人类社会和虚拟现实技术的发展，我们需要一种更简便智能的交流，

于是有了人机交互技术的产生。本文首先介绍了人机自然交互技术的概念和发展

历史，分析了其和其他学科之间相互渗透的关系，还论述了人机交互技术的研究

内容。此外还展望了它的未来发展方向。

关键字：人机交互；人机自然交互技术；自然和谐

The Discussion of the Natural Man-machine Interaction Technology

Huaxiaoling（11110842194）Wenzhou University

ABSTRACT:With the human society and the development of virtual reality technology, we need a more convenient intelligent communication, so the technology of man-machine interaction are produced. This paper introduces the natural man-machine interaction technology concept and development history firstly, analyzes its and other disciplines relationship, and also discusses the research content of human-computer interaction technology. In addition prospects its future development direction.

KEYWORD:Human-computer Interaction; Natural Man-machine Interaction Technology;

Natural Harmony

1 引言

随着技术的飞速发展，人们在自然语言理解、多通道交互、笔式交互以及智能用户等方面开展了很多工作。由于计算机科学发展水平的限制，在计算机和人类之间还存在着一条鸿沟。人们对于现存的人机交互方式并不满足，并且人与人的交互不是通过忍受操作来实现的，而是通过听觉与视觉以语言、表情、手势和体势进行的。人们期望新一代的人机交互能像人与人交互那样自然、准备和快捷。于是在20世纪90年代人机交互的研究进到了多模态的阶段，称为人机自然交互。人机交互（Human-Computer Interaction,简称HCI）就是连接人和计算机的桥梁，它使人和机器的关系从“人围着极其转”向“机器围着人转”的方向发展。

2 人机交互简介

2.1 人机交互的概念

人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques简称HCI)是指通过计算机输入、输出设备，通过有效的方式实现人与计算机对话的技术。HCI是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要现象进行研究的科学；是研究人与计算机之间通过相互理解的交流与通信，在最大程度上为人们完成信息管理，服务和处理等功能，使计算机真正成为人们工作学习的和谐助手的一门技术科学。

它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，及其人通过输入设备给机器发出命令、回答问题等。简单地说，“交互”，就是指人与设备、系统、网站等的直接或间接的通信过程。人机交互涉及到计算机科学技术、心理学、社会学、人机工程学、工业设计以及语言学等多门学科[1]。

其前景可通过Dan R.Olsen(CMC)得到体现：“HCI是未来的计算机科学。我们已经花费了至少50年的时间来学习如何制造计算机以及如何编写计算机程序。下一个

新领域自然是让计算机服务并适应于人类的需要，而不是强近人类去适应计算机。”也就是说人机交互技术能真正实现人机融合，体现出以人为本的理念。

2.2 人机交互的发展历史

人机交互作为计算机系统的一个重要组成部分，人机交互一直伴随着计算机的发展而发展。人机交 互的发展过程，也是人适应计算机到计算机不断地适应人的发展过程。从计算机的诞生之日起，人机交互技术的发展已经经历了三个阶段：

2.2.1 语言命令交互阶段

早期的人机交互是通过命令语言进行的，人机之间通过语言中的输入输出功能完成交互。最初，人机交互的方式是采用手工操作输入机器语言指令（二进制机器代码）来控制计算机。这一阶段所使用的主要交互工具是键盘及字符显示器，交互的内容主要有字符、文本和命令，交互过程显得呆板和单调。

这种形式很不符合人的习惯，既耗费时间，又容易出错，只有非常专业的专家才能做到。后来，出现了FORTRAN 、PASCAL 、COBOL 等语言，使人们可以用比较习惯的符号形式描述计算过程，交互操作由受过一定训练的程序员即可完成。这一时期，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。

60年代中期，命令行界面（Command Line Interface ，CLI ）开始出现（如图1），通过这种人机界面，人们可以通过问答式对话、文本菜单或命令语言等方式来进行人机交互。命令行界面可以看作第一代人机界面。在这种界面中，人被看成操作员，机器只做出被动的反应，人只能用手操作键盘的方式输入数据和命令信息，界面输出只能为静态字符。因此，这种人机界面交互的自然性较差。

2.2.2 图形用户界面（GUI ）交互阶段

70年代施乐公司在Alto 计算机上首次开发了位映像图形显示技术，为开发可重叠窗口、弹出式菜单、菜单条等提供了可能。这些工作奠定了目前图形用户界面的基础，形成了以窗口（Windows ）、图标（Icon ）、菜单（Menu ）和指点装置（Pointing Device ）为基础的第二代人机界面，即WIMP 界面。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(Windows 、Icon 、Menu 、Pointing Device)技术、直接操纵和“所见即所得（What You See Is What You Get ，WYSIWYG ）”。GUI 技术的起源可以追溯到60年代美国麻省理工学院的Sutherland(计算机图形学的奠基人)的工作。其发明的Sketchpad

首次引入了菜单、不可重叠的瓦片式窗口、图标，并采用光笔进行绘图1 命令行界面概念模型