浅谈智能人机接口技术

浅谈智能人机接口

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蒋赟

摘要：

本文认为，人与机器之间的交互作用向智能化方向发展，即人机接口技术的智能化是人机系统协调配合的必然解决方法。本文着眼于人机接口技术的智能化，在查阅资料的基础上，主要探讨了基于Agent 的智能人机接口技术和基于事件的专家系统智能人机接口研究。

关键字：人机协调、智能人机接口、Agent、专家系统

序言：

人、机(计算机、生产及控制设备等)是由两种截然不同的对象，在一定的环境和组织机构中组成的复杂人机系统。在这样的系统中，人与机器配合工作，各司其职。人主要从事思维、感知、决策、创造等方面的工作，机器则在生产过程的实施与控制方面发挥作用，或从事由于生理或心理因素人们无法完成的工作。在复杂的工作环境中，人们常常不自觉地将系统中人与机器之间的有机联系割裂开来，用技术的方法研究机器的作用，用管理学的方法研究人的影响，从而导致了人-机失调的问题。

为了实现人机协调，智能人机接口技术应运而生并蓬勃发展。智能人机接口是为了建立和谐的人机交互环境，在和谐的条件下实现智能，以智能的目的实现和谐，使人与计算机之间的交互能够像人与人之间的交流一样自然、方便，它对于改善人机交互的友好性，从而提高人们对信息系统的应用水平，以及促进相关产业的发展都具有重要

意义。

与一般人机接口相比较，智能接口（Intelligent Interface ）的含义包括：①它是最终用户、领域专家和知识工程师与知识源之间的中间媒介；②它包含计算机硬件和软件；③具有智能特性，即能实现中间人专家所能完成的相同功能。这个定义表明，首要的关键问题是识别和描述专家在信息处理中的认知功能、所用的知识和技能，然后才能发展模拟这些功能的软件。

正文：

控制论的创始人维纳早就指出：“当我们使用有理智的机器的时候，我们自己应该在利用这些机器之前．表现出更大的理智和才能”。在复杂工业系统中，人与机器的合理分工、协同和集成是有效实施智能管理系统集成及优化技术的关键。人的核心作用是不可替代的。1990年钱学森在研究思维科学时，提出了“综合集成工程”(Meta—synthetic Engineering)，其中蕴涵了人在集成系统中的不可替代作用。路甬祥院士提出了“人机一体化系统”，其核心内容是强调人在系统中的重要性，人机协同感知、思维和执行实现人与机械的整体综合。人与机器是两种具有重大区别的系统，要实现二者有机的结合，达到最佳协同的目的，首先必须了解各自的特点，然后寻求二者通过超介质．如智能人机接口结合实现人机一体化系统。

涂序彦教授指出的“人机协调”意味着：人与自动化机器设备组成的人机系统(Man—Machine System)中，人与机器通过多媒体智能界面(Multimedia Intelligent Interface)进行人机友好通信．在人

机合理分工的基础上，进行人机协同工作，实现人机“智能集成”(Intelligence Integration1．促进人机“智能共生”(Intelligence Co—growing)，达到“人机和谐”(Man—Machine Harmonization)。为了实现人机协调，在系统设计中要做到人机合理分工，而在实现中则要提供多媒体的人机智能接口，以便在系统运行中能够进行人机的友好交互，实现人机智能结合，人机协同工作。

基于 Agent的智能人机接口技术

智体(Agent)是能很好的实现“代理人”功能的工具。Agent代表拟人的智能实体，具有类似于人的特性和功能。如自律性、主动性、敏感性、反应性、机动性、社团性。作为拟人的智能实体，智体的结构应类似于人。智体包括如下3个单元素：决策生成器、感受器、效应器。这种用于充当人和机器信息沟通的桥梁的人机接口Agent将人(管理者、决策人、操作者、调度员等)和计算机及其它机器设备有机地结合起来，形成了一种人与机器相互激发、优势互补、共同寻求问题求解的协同机制。上述模型是一个三位一体的结构，打破了传统的人一机二元综合的思路。Agent具有人和机器的各自特点，将原来的人与高度智能化的机器之间的“硬接口”分解为若干组“人一Agent”和“Agent一机器”的双柔性接口。在很大程度上．Agent充当了人的代理。实现人机协同的任务就转变为研制具有双向人机接口的Agent。

人机接口Agent强调Agent的自主性和学习性，它可作为人的助手，通过与用户协作替用户传达决策任务。在决策过程中，Agent可

采用以下几种学习方式来适应问题的变化：通过发现和模拟用户学习知识、通过获得用户的正向和负向反馈学习知识、通过用户的指导获得知识、通过与其它Agent通讯获得知识。人机接口Agent的工作模式。通过人机接口Agent可实现人机智能结合，通过多Agent系统的集成，可提高人一机系统的综合智能水平，可以为人和机器的双向通信提供友好交互、自然对话的条件，构成人机协调系统。

基于事件的专家系统智能人机接口研究

专家系统的人机接口正逐渐向智能化方向发展。人机接口要达到智能化需要理解自然语言，自然语言是一个庞大而有歧义的系统，要完全理解非常不容易。将自然语言理解应用于专家系统的人机接口中，结合汉语理解的特点提出基于事件的语义处理过程，将其理解范围限定在一个特定的领域，大大降低理解难度。专家系统人机接口是专家系统与领域专家或知识工程师及一般用户间的界面，其主要作用是从领域专家或知识工程师处获取领域知识，为用户需求答疑。领域专家或知识工程师通过它输入领域知识，一般用户通过它输入欲求解的问题，系统通过它输出运行结果。专家系统人机接口的智能化，使用户能够用自然语言直接、自然、灵活地与专家系统进行交流，也可以直接接受专家用自然语言描述的知识，让知识的编辑由机器来完成。对于专家系统设计者来说，专家系统人机接口，可以让专家系统设计者从专用人机接口的设计中解脱出来，从而专注于专家系统内核的设计，避免了系统设计中的大量重复性劳动。

结论：