交互技术

目前CPU的处理能力已不是制约计算机应用和发展的障碍,最关键的制约因素是人机交互技术( Human Computer Interaction,HCI)。人机交互
是研究人、计算机以及它们之间相互影响的技术,是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口。作为一门交叉性、边缘性、综合性的学科,人机交互是计算机行业竞争的焦点从硬件转移到软件之后,又一个新的、重要的研究领域。
前,人机交互正朝着自然和谐的人机交互技术和用户界面的方向发展。本期技术专题将从多角度阐述人机交互的最新发展及应用状况,包括多通道用户界面、笔式用户界面、智能用户界面和三维交互中的多种关键技术,特别是对人机交互中的用户模型、用户界面模型、多通道交互信息整合、笔式交互技术、人机交互软件体系结构等进行了深入的阐述。

人机交互技术是和计算机的发展相辅相成的,一方面计算机速度的提高使人机交互技术的实现变为可能,另一方面人机交互对计算机的发展起着引领作用。正是人机交互技术造就了辉煌的个人计算机时代(20世纪八、九十年代),鼠标、图形界面对PC的发展起到了巨大的促进作用。

人机交互是计算机系统的重要组成部分,是当前计算机行业竞争的焦点,它的好坏直接影响计算机的可用性和效率,影响人们日常生活和工作的质量和效率。计算机处理速度和性能的迅猛提高并没有相应提高用户使用计算机交互的能力,其中一个重要原因就是缺少一个与之相适应的高效、自然的人-计算机界面。人机交互是未来IT的核心技术。随着中国逐渐成为世界的IT中心,中国也将成为人机交互技术的发展中心,而人机交互正的发展为中国软件的腾飞提供了机会。发展平民可用技术、实现以人为本的计算是21世纪计算机发展的目标。

人机交互涉及许多热门的计算机科学和技术,如人工智能、自然语言处理、可用性工程、多媒体系统等,同时也吸收了心理学、认知科学、语言学、人机工程学、社会学的研究成果。

人机交互界面范式的进化

伴随着计算机技术的飞速发展,人机接口技术也在不断改进: 从早期的穿孔纸带、面板开关和显示灯等交互装置,发展到今天的视线追踪、语音识别、感觉反馈等具有多种感知能力的交互装置。用户界面的发展历经了批处理、命令行、图形界面三个阶段,现在的研究和开发重点已经放在了Post-WIMP界面上。

● 批处理界面

在计算机发展的初期,人们通过批处理的方式使用计算机,这一阶段的用户界面是使用穿孔卡片作为输入设备,行式打印机作为输出设备。这只是用户界面的雏形阶段。

● 命令行界面

在计算机发展的早期,人机之间的通信是通过机器语言完成的,人们使用穿孔纸带等方式完成与机器的交流。而后出现了汇编语言和高级语言,这些语言中逐渐引入了不同层次的自然语言特性,人们可以较为容易地记忆这些语言。

在20世纪60年代中期出现的交互终端和分时系统中,已经开始考虑如何提供给用户方便实用的界面,这些系统提供了问答式对话、文本菜单或者命令语言进行交互,这个时期的人机界面称为命令行界面(Command Line Interface,CLI)。

尽管熟练掌握命令语言后,人们能够灵活高效地操纵计算机,但是人们通常需要对语言进行大量记忆,在使用中很容易产生错误。

● 图形用户界面

从20世纪60年代开始,由于超大规模集成电路的发展、高分辨率显示器和鼠标的出现,人机界面进入了图形用户界面(Graphical User Interface,GUI)的时代。图形用户界面的主要特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和所见即所得。