大学计算机基础课程论文

题目人机交互：未来的计算机科学姓名

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所在学院求是学院云峰学园

目录

1．前言 (3)

2．什么是人机交互 (4)

3．为什么要研究人机交互 (5)

4．人机交互的发展历史 (5)

4.1 语言命令交互阶段 (5)

4.2 图形用户界面（GUI）交互阶段 (6)

4.3 自然和谐的人机交互阶段 (7)

4.4 实例：操作系统的交互界面演变史 (8)

5．人机交互的未来 (14)

5.1 Web2.0 (14)

5.2 普适计算 (15)

5.3虚拟现实 (16)

6．人机交互的前景 (17)

参考文献 (17)

人机交互：未来的计算机科学

摘要：人机交互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，而不是强迫人类去适应计算机。

----Dan R. Olsen(CMU)

人机交互是当今计算机科学中的前沿课题，是未来计算机科学重点研究方向之一。人机交互学贯穿了我们生活的方方面面。从黑白屏幕与命令行输入方式到如今的触摸彩屏与GUI 界面，几十年来人机交互学已经发展的日益成熟。然而在当今的中国，人机交互得到的重视并不足够。后信息时代，人机交互理应成为计算机科学研究的重点。Web2.0、虚拟现实、普适计算、可穿戴式计算机等前沿技术都与人机交互密切相关。中国的人机交互前景广袤，等待人才的开拓。

关键字：人机交互，交互设计，用户界面

1．前言

图中场景是杭州的“钢琴楼梯”，位于杭州延安路口的地下通道。图中的步行梯和普通的步行梯略有不同，这是一种新的尝试，将步行梯刷成钢琴琴键的样子。这种黑白交替的效果不仅仅是为了模仿琴键外观，更运用了科技的魔力——在阶梯上安装传感器并连接至扬声器——使行人踏在阶梯上的每一步都能触发一个琴键的共鸣。

通过一些视频可以看到，两个行人试探性的把脚踩在步行梯第一级上。一身低沉的琴音顿时回响起来。于是两个人就多上了几阶，刚才的谨慎变为了雀跃。空气中洋溢着悠扬的曲调，更多的人也开始尝试——不一会儿他们觉得欣喜起来。他们不只是为了过马路——他们来来回回踏着琴键，只为创造出美妙的音乐。

我们发现，大多数人都有意去走钢琴楼梯。实际上，和平时相比，几倍以上的人都选择尝试钢琴楼梯。这反映出了一个论题：如何通过有趣好玩的活动来影响人类的行为。而具体到我们的学科，我们必须掌握如何将这种策略运用到人与交互设备的交互中去[1]。而这种变革，正在互联网上发生着。

交互设计是当代设计界的一个前卫性课题，它是信息社会主流设计的重要模式或方法之一。我们已逐步从工业时代过渡到信息时代，而当我们真正意识到信息过量问题的时候，我们已开始进入真正的信息社会（后信息时代）[2] 。在这样一个“人与计算机共生”（Licklider,J.C.R）[2]时代更加关注用户与用户之间的交流与关系，更加关注与用户的交互行为，从注重信息的制造和传播到注重信息的应用。信息是以就“交互性”为特点的“信息化产品”作为媒介而传播的，因而对于信息社会的发展，同时作为信息设计的发展的必然结果之一，具有新的特点的“交互设计”在后信息社会成为主流设计的发展方向是一个必然。

[3]作为一门新兴的不可忽视的计算机科学，人机交互将成为未来计算机科学研究的一大方向。

1.1杭州的钢琴楼梯

2．什么是人机交互

人机交互、人机互动（英文：Human–Computer Interaction或Human–Machine Interaction，简称HCI或HMI），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。交互设计顾名思义就是以“交互”为设计对

象的设计。也就是说交互设计对象的重点已经由设计物理方面的内容（传统意义上的产品：机械、造型等）转变为设计人与人、人与产品（广义的产品）之间的交互的内容与方式。[4]

3．为什么要研究人机交互

1.它影响最终用户的使用、计算机的推广、以至人们的工作和生活。

2.人机界面是计算机系统的重要组成部分，它的开发工作量极大（占系统的40-60%），加上不同人群对界面的要求不全相同，因而人机界面是计算机研制中的一个最困难的部分。 3．人机交互技术是21世纪信息领域需要解决的重大课题。美国21世纪信息技术计划中的基础研究内容为4项：软件，人机交互，网络，高性能计算。我国973、S-863、十五计划均将人机交互列入为主要内容。

让我们来看一个例子：不礼貌的驱动程序[5]

打印机行业中有一家一流的设备制造商，他们生产的设备是同类产品中最可靠的一种，因为他们在设备中使用了稳定的嵌入式程序。可是他们生产的打印驱动却是另外一回事。当你要使用这些驱动时，你会被告知无法像其他打印机一样通过windows进行安装。是够特殊的！这家公司用一款自己的安装软件替代了windows打印机管理器，这款软件有自己的安装说明，但却不能像windows打印机管理器那样方便的进行安装。

这家公司其后生产的一系列设备，依旧坚持使用自己的安装程序，甚至名字都不按惯例称作“Setup”或“Install”。每次当你开始打印时，屏幕的四分之一被一个打印机的图占满，显示打印任务。除非你清除掉它，否则它会不断打断你连贯的思路。这种就叫做“傲慢的程序设计”。

当打印机缺纸时，驱动程序会显示“打印机没有响应”，此时这个以自我为中心的软件就会立刻占满你的系统，让你无法再做其他的事情，除非你是用“Ctrl+Alt+Del”这种方法强行关闭这个程序。

以上这种程序设计表明：“我的打印纸没了，这才是至关重要的，你应该马上停下你的系统，先解决我的问题。”这将带来糟糕的交互体验。当人们无法教会一个驱动程序学会礼貌的时候，人们将抛弃他。如果我们电脑上所有的程序都没有礼貌的话，我们的工作生活将彻底陷入混乱。这就是人机交互的研究范围。研究人机交互，可以使程序更好的为人们服务，带来愉悦的用户体验呢，便利人们的工作和生活。

4．人机交互的发展史

4.1 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。

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，通过这种人