人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展分析

一、人機(jī)交互技術(shù)原理

人機(jī)交互功能主要靠可輸入輸出的外部設(shè)備和相應(yīng)的軟件來完成。可供人機(jī)交互使用的設(shè)備主要有鍵盤顯示、鼠標(biāo)、各種模式識別設(shè)備等。與這些設(shè)備相應(yīng)的軟件就是操作系統(tǒng)提供人機(jī)交互功能的部分。人機(jī)交互部分的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運(yùn)行和理解并執(zhí)行通過人機(jī)交互設(shè)備傳來的有關(guān)的各種命令和要求。早期的人機(jī)交互設(shè)施是鍵盤顯示器。操作員通過鍵盤打入命令，操作系統(tǒng)接到命令后立即執(zhí)行并將結(jié)果通過顯示器顯示。打入的命令可以有不同方式，但每一條命令的解釋是清楚的，唯一的。

二、人機(jī)交互研究內(nèi)容

機(jī)交互界面表示模型與設(shè)計方法(Model and Methodology)

一個交互界面的好壞，直接影響到軟件開發(fā)的成敗。友好人機(jī)交互界面的開發(fā)離不開好的交互模型與設(shè)計方法。因此，研究人機(jī)交互界面的表示模型與設(shè)計方法，是人機(jī)交互的重要研究內(nèi)容之一。

1、可用性分析與評估(Usability and Evaluation)

可用性是人機(jī)交互系統(tǒng)的重要內(nèi)容，它關(guān)系到人機(jī)交互能否達(dá)到用戶期待的目標(biāo)，以及實現(xiàn)這一目標(biāo)的效率與便捷性。人機(jī)交互系統(tǒng)的可用性分析與評估的研究主要涉及到支持可用性的設(shè)計原則和可用性的評估方法等。

2、多通道交互技術(shù)(Multi-Modal)

在多通道交互中，用戶可以使用語音、手勢、眼神、表情等自然的交互方式與計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。多通道交互主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的評估方法以及多通道信息的融合等。其中，多通道信息整合是多通道用戶界面研究的重點和難點。

3、認(rèn)知與智能用戶界面(Intelligent User Interface，IUI)

智能用戶界面的最終目標(biāo)是使人機(jī)交互和人-人交互一樣自然、方便。上下文感知、眼動跟蹤、手勢識別、三維輸入、語音識別、表情識別、手寫識別、自然語言理解等都是認(rèn)知與智能用戶界面需要解決的重要問題。

4、群件(Groupware)

群件是指幫助群組協(xié)同工作的計算機(jī)支持的協(xié)作環(huán)境，主要涉及個人或群組間的信息傳遞、群組中的信息共享、業(yè)務(wù)過程自動化與協(xié)調(diào)，以及人和過程之間的交互活動等。目前與人機(jī)交互技術(shù)相關(guān)的研究主要包括：群件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、計算機(jī)支持交流與共享信息的方式、交流中的決策支持工具、應(yīng)用程序共享以及同步實現(xiàn)方法等內(nèi)容。

5、Web設(shè)計(Web-Interaction)

重點研究Web界面的信息交互模型和結(jié)構(gòu)，Web界面設(shè)計的基本思想和原則，Web界面設(shè)計的工具和技術(shù)，以及Web界面設(shè)計的可用性分析與評估方法等內(nèi)容。

6、移動界面設(shè)計(Mobile and Ubicomp)

移動計算(Mobile Computing)、無處不在計算(Ubiquitous Computing)等對人機(jī)交互技術(shù)提出了更高的要求，面向移動應(yīng)用的界面設(shè)計問題已成為人機(jī)交互技術(shù)研究的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。針對移動設(shè)備的便攜性、位置不固定性和計算能力有限性以及無線網(wǎng)絡(luò)的低帶寬高延遲等諸多的限制，研究移動界面的設(shè)計方法，移動界面可用性與評估原則，移動界面導(dǎo)航技術(shù)，以及移動界面的實現(xiàn)技術(shù)和開發(fā)工具，是當(dāng)前的人機(jī)交互技術(shù)的研究熱點之一。

三、人機(jī)交互技術(shù)發(fā)展成熟度

圖表：人機(jī)交互技術(shù)成熟度曲線

一、從曲線上消失的技術(shù)

2018年，三個技術(shù)已經(jīng)從曲線上消失，因為它們已經(jīng)被主流采納。

1、人體增強(qiáng)技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥夤趋缿?yīng)用，這項技術(shù)的大部分已經(jīng)被市場采納。

2、隨著傳統(tǒng)設(shè)備開始創(chuàng)建環(huán)境氛圍，環(huán)境體驗已經(jīng)被拋棄。

3、環(huán)境顯示出于同樣的原因而被刪除。

二、曲線階段的關(guān)鍵技術(shù)

嵌入式眼跟蹤平臺子系統(tǒng)是支持前端應(yīng)用程序的“后端”平臺，凝視控制就是其中之一。這些平臺使應(yīng)用程序開發(fā)人員和設(shè)備供應(yīng)商能夠縮短開發(fā)時間，降低未來汽車、AR/VR、消費者行為分析和醫(yī)療解決方案的成本。

嵌入式眼跟蹤子系統(tǒng)的出現(xiàn)導(dǎo)致了潛在的商業(yè)化?，F(xiàn)在，在較小的市場范圍，TDPS開發(fā)了基于硬件參考設(shè)計的軟件解決方案，開辟了一套新的、新興的市場鄰接，以前昂貴的研究和開發(fā)成本已經(jīng)在這些設(shè)計中被攤銷。雖然跟蹤技術(shù)的基本原理到目前為止已經(jīng)相對成熟，但作為一個平臺的眼睛跟蹤的應(yīng)用仍然是新興的。它的好處不像大眾產(chǎn)品那樣具有破壞性，但是在像病人輔助設(shè)備這樣的垂直設(shè)備上，它的影響可能是巨大的。

業(yè)界要警惕新的競爭，因為進(jìn)入壁壘較低。英特爾上下文感知工具包是開源平臺的一個主要例子，它將吸引新的應(yīng)用程序。Tobii為各種應(yīng)用程序提供了四套開發(fā)人員工具包：UWP、CORE、Stream和Unityity。谷歌正在更新其下一個操作系統(tǒng)，包括對虹膜掃描儀的支持，這可能會迅速啟動新的生物識別認(rèn)證解決方案。巧合的是，谷歌公布了一項發(fā)育性血壓測試的結(jié)果，使用的是他們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)測量的視網(wǎng)膜掃描。類似的系統(tǒng)自2016年以來一直在試驗中，比如診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變。汽車領(lǐng)域已經(jīng)在使用自定義的系統(tǒng)(例如查看機(jī)器的眼睛跟蹤器)，現(xiàn)在可以在安全和信息娛樂應(yīng)用中使用眼跟蹤平臺技術(shù)。身臨其境的VR頭盔(HMD)制造商已經(jīng)實現(xiàn)眼睛跟蹤，讓用戶(例如，游戲玩家)獲得更好的娛樂體驗。消費者行為分析當(dāng)前正在融合人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，采用眼跟蹤作為輸入技術(shù)。價格將是醫(yī)療方面應(yīng)用的主要因素，未來先進(jìn)的眼睛跟蹤解決方案普通人也能負(fù)擔(dān)起。

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