人機交互（HCI）是一門研究人與計算機之間交互模式的跨學(xué)科領(lǐng)域。它關(guān)注的是人與計算機之間的界面設(shè)計和實現(xiàn)，旨在改善人機互動的新型界面的設(shè)計、實現(xiàn)和評估。人機交互研究涉及計算機科學(xué)和人文科學(xué)概論的多個方向，包括圖像處理、計算機視覺、編程語言、人體工程學(xué)、人因和認知心理學(xué)等。人機交互界面的設(shè)計要包含用戶對系統(tǒng)的理解（即心智模型），以提高系統(tǒng)的可用性和用戶友好性。雖然有關(guān)人機交互的研究可追溯到1975年，但近年來消費電子技術(shù)的進步更是打開了令人興奮的新局面。在設(shè)計經(jīng)濟實惠的自然用戶界面（NUI）過程中，手勢、手和身體姿態(tài)、言語、目光等多種自然互動模式被廣泛應(yīng)用。人機交互的研究者觀察人類與計算機的交互方式，并設(shè)計技術(shù)，使人類能夠以新穎的方式與計算機進行交互。人機交互的概念是由Stuart K. Card、Allen Newell和Thomas P. Moran在他們1983年的書《人機交互心理學(xué)》中首次提出的。
簡介
基本信息
人機交互（Human-Computer Interaction, 簡寫HCI）：是指人與計算機之間使用某種對話語言，以一定的交互方式，為完成確定任務(wù)的人與計算機之間的信息交換過程。有很多著名公司和學(xué)術(shù)機構(gòu)正在研究人機交互。在計算機發(fā)展歷史上，人們很少注意計算機的易用性。現(xiàn)在，很多計算機用戶抱怨計算機制造商在如何使其產(chǎn)品“用戶友好”這方面沒有投入足夠的精力。而反過來，這些計算機系統(tǒng)開發(fā)商也在抱怨，他們的理由是：設(shè)計和制造計算機是一個很復(fù)雜的工作，光是研究如何在新領(lǐng)域能夠應(yīng)用計算機的問題就已經(jīng)占用了他們的大部分精力，實在是沒有多余的精力來研究如何提高計算機的易用性了。
人機交互（HCI）的一個重要問題是：不同的計算機用戶具有不同的使用風(fēng)格——他們的教育背景不同、理解方式不同、學(xué)習(xí)方法以及具備技能都不相同，比如，一個左撇子和普通人的使用習(xí)慣就完全不同。另外，還要考慮文化和民族的因素。其次，研究和設(shè)計人機交互需要考慮的是用戶界面技術(shù)變化迅速，提供的新的交互技術(shù)可能不適用于以前的研究。還有，當(dāng)用戶逐漸掌握了新的接口時，他們可能提出新的要求。
詳細釋義
操作系統(tǒng)的人機交互功能是決定計算機系統(tǒng)“友善性”的一個重要因素。人機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。可供人機交互使用的設(shè)備主要有鍵盤顯示、鼠標、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)提供人機交互功能的部分。人機交互部分的主要作用是控制有關(guān)設(shè)備的運行和理解并執(zhí)行通過人機交互設(shè)備傳來的有關(guān)的各種命令和要求。早期的人機交互設(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。
隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，操作命令也越來越多，功能也越來越強。隨著模式識別，如語音識別、漢字識別等輸入設(shè)備的發(fā)展，操作員和計算機在類似于自然語言或受限制的自然語言這一級上進行交互成為可能。此外，通過圖形進行人機交互也吸引著人們?nèi)ミM行研究。這些人機交互可稱為智能化的人機交互。這方面的研究工作正在積極開展。
· 人機交互是一門科學(xué)學(xué)科
– 用戶如何使用計算機
– 如何設(shè)計一個可以幫助用戶提高工作效率的計算機系統(tǒng)
· 多學(xué)科綜合
–心理學(xué)
概念
人機界面（Human-計算機 接口,簡寫HCI）：是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。
人機交互與人機界面是兩個有著緊密聯(lián)系而又不盡相同的概念。
研究內(nèi)容
機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，研究人機交互界面的表示模型與設(shè)計方法，是人機交互的重要研究內(nèi)容之一。
可用性分析與評估（Usability and Evaluation）
可用性是人機交互系統(tǒng)的重要內(nèi)容，它關(guān)系到人機交互能否達到用戶期待的目標，以及實現(xiàn)這一目標的效率與便捷性。人機交互系統(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。
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系統(tǒng)進行通信。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。
認知與智能用戶界面（Intelligent User Interface，IUI）
智能用戶界面的最終目標是使人機交互和人－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知與智能用戶界面需要解決的重要問題。
群件（Groupware）
群件是指幫助群組協(xié)同工作的計算機支持的協(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。
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。
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)計問題已成為人機交互技術(shù)研究的一個重要應(yīng)用領(lǐng)域。針對手持移動設(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)前的人機交互技術(shù)的研究熱點之一。
學(xué)科研究數(shù)據(jù)
生理數(shù)據(jù)：肌電、腦電、皮電等。
心理數(shù)據(jù)：呼吸、脈搏、眼動、皮溫等。
行為數(shù)據(jù)：行為數(shù)據(jù)、生物力學(xué)數(shù)據(jù)，眼動軌跡等。
工具
腦電儀系統(tǒng)
眼動儀系統(tǒng)
力反饋手套系統(tǒng)
生物力學(xué)傳感器系統(tǒng)
人因與工效學(xué)綜合數(shù)據(jù)采集平臺
工效學(xué)人因數(shù)據(jù)綜合采集系統(tǒng)
行為數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)
發(fā)展
發(fā)展史
59年美國學(xué)者B.Shackel從人在操縱計算機時如何才能減輕疲勞出發(fā)，提出了被認為是人機界面的第一篇文獻的關(guān)于計算機控制臺設(shè)計的人機工程學(xué)的論文。1960年，Liklider JCR首次提出人機緊密共棲（Human-Computer Close Symbiosis）的概念，被視為人機界面學(xué)的啟蒙觀點。1969年在英國劍橋大學(xué)召開了第一次人機系統(tǒng)國際大會，同年第一份專業(yè)雜志國際人機研究（IJMMS）創(chuàng)刊。可以說，1969年是人機界面學(xué)發(fā)展史的里程碑。
在1970年成立了兩個HCI研究中心：一個是英國的Loughbocough大學(xué)的HUSAT研究中心，另一個是美國Xerox公司的Palo Alto研究中心。
1970年到1973年出版了四本與計算機相關(guān)的人機工程學(xué)專著，為人機交互界面的發(fā)展指明了方向。
20世紀80年代初期，學(xué)術(shù)界相繼出版了六本專著，對最新的人機交互研究成果進行了總結(jié)。人機交互學(xué)科逐漸形成了自己的理論體系和實踐范疇的架構(gòu)。理論體系方面，從人機工程學(xué)獨立出來，更加強調(diào)認知心理學(xué)以及行為學(xué)和社會學(xué)的某些人文科學(xué)的理論指導(dǎo)；實踐范疇方面，從人機界面（人機接口）拓延開來，強調(diào)計算機對于人的反饋交互作用。人機界面一詞被人機交互所取代。HCI中的I，也由Interface(界面/接口)變成了Interaction(交互)。
20世紀90年代后期以來，隨著高速處理芯片，多媒體技術(shù)和Internet Web技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，人機交互的研究重點放在了智能化交互，多模態(tài)（多通道）-多媒體交互，虛擬交互以及人機協(xié)同交互等方面，也就是放在以人為在中心的人機交互技術(shù)方面。
人機交互的發(fā)展歷史，是從人適應(yīng)計算機到計算機不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史
人機交互的發(fā)展經(jīng)歷了幾個階段：
早期的手工作業(yè)階段
作業(yè)控制語言及交互命令語言階段
圖形用戶界面（GUI）階段
網(wǎng)絡(luò)用戶界面的出現(xiàn)
多通道、多媒體的智能人機交互階段
人機交互的發(fā)展歷史, 是從人適應(yīng)計算機到計算機不斷地適應(yīng)人的發(fā)展史。它經(jīng)歷了幾個階段:
(1)早期的手工作業(yè)階段。當(dāng)時交互的特點是由設(shè)計者本人(或本部門同事)來使用計算機, 他們采用手工操作和依賴機器(二進制機器代碼)的方法去適應(yīng)現(xiàn)在看來是十分笨拙的計算機;(2)作業(yè)控制語言及交互命令語言階段。這一階段的特點是計算機的主要使用者———程序員可采用批處理作業(yè)語言或交互命令語言的方式和計算機打交道, 雖然要記憶許多命令和熟練地敲鍵盤, 但已可用較方便的手段來調(diào)試程序、了解計算機執(zhí)行情況;
(3)圖形用戶界面(GUI)階段.GUI 的主要特點是桌面隱喻、WIMP技術(shù)、直接操縱和“所見即所得(WYSIWYG)”.由于GU I 簡明易學(xué)、減少了敲鍵盤、實現(xiàn)了“事實上的標準化” , 因而使不懂計算機的普通用戶也可以熟練地使用, 開拓了用戶人群。它的出現(xiàn)使第四產(chǎn)業(yè)得到空前的發(fā)展;
(4)網(wǎng)絡(luò)用戶界面的出現(xiàn)。以超文本標記語言HTML 及超文本傳輸協(xié)議HTTP 為主要基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器是網(wǎng)絡(luò)用戶界面的代表。由它形成的WWW 網(wǎng)已經(jīng)成為當(dāng)今Internet 的支柱。這類人機交互技術(shù)的特點是發(fā)展快, 新的技術(shù)不斷出現(xiàn)，如搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)加速、多媒體動畫、聊天工具等;
(5)多通道、多媒體的智能人機交互階段。以虛擬現(xiàn)實為代表的計算機系統(tǒng)的擬人化和以手持電腦、智能手機為代表的計算機的微型化、隨身化、嵌入化，是當(dāng)前計算機的兩個重要的發(fā)展趨勢。而以鼠標和鍵盤為代表的GU I 技術(shù)是影響它們發(fā)展的瓶頸.
利用人的多種感覺通道和動作通道(如語音、手寫、姿勢、視線、表情等輸入), 以并行、非精確的方式與(可見或不可見的)計算機環(huán)境進行交互, 可以提高人機交互的自然性和高效性。多通道、多媒體的智能人機交互對我們既是一個挑戰(zhàn), 也是一個極好的機遇。在人機交互的發(fā)展中, 一大批專家為此做出了卓越的貢獻。下面是最有影響的一些事件和成果:
(1)1945 年, 美國富蘭克林·羅斯福的科學(xué)顧問Bush(1894 ～ 1974)在《大西洋月刊》上發(fā)表的“as we maythink”的著名論文, 提出了應(yīng)采用設(shè)備或技術(shù)來幫助科學(xué)家檢索、記錄、分析及傳輸各種信息的新思路和名為“Memex”的一種工作站構(gòu)想, 影響著一大批最著名計算機科學(xué)家.
(2)1963 年, 美國麻省理工學(xué)院Sutherland 開創(chuàng)了計算機圖形學(xué)的新領(lǐng)域, 并獲1988 年ACM 圖靈獎。他還在1968 年開發(fā)了頭盔式立體顯示器, 成為現(xiàn)代虛擬現(xiàn)實技術(shù)的重要基礎(chǔ).
(3)1963 年, 美國斯坦福研究所的Engelbart 發(fā)明了鼠標, 他預(yù)言鼠標器比其他輸入設(shè)備都好, 并在超文本系統(tǒng)、導(dǎo)航工具方面取得了杰出的成果(Augmented Human Intellect Project), 獲1997 年ACM 圖靈獎.10 年后, 鼠標器經(jīng)過不斷地改進, 成為影響當(dāng)代計算機使用的最重要成果.
(4)20 世紀70 年代, 當(dāng)時在Xerox 研究中心的Alan Kay 提出了smalltalk 面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計等思想, 并發(fā)明了重疊式多窗口系統(tǒng), 后經(jīng)蘋果公司、微軟、麻省理工學(xué)院等單位的不斷研究和開發(fā), 形成了目前廣泛使用的圖形用戶界面的標準范式
(5)1989 年, Tim Berners-Lee 在日內(nèi)瓦的CERN用HTML 及HTTP 開發(fā)了WWW 網(wǎng), 隨后出現(xiàn)了各種瀏覽器(網(wǎng)絡(luò)用戶界面), 使互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展起來.
(6)20 世紀90 年代，美國麻省理工學(xué)院Negroponte(他早在30 年前就提出了“交談式計算機”概念)領(lǐng)導(dǎo)的媒體實驗室在新一代多通道用戶界面方面(包括語音、手勢、智能體等)做了大量開創(chuàng)性的工作. 他是暢銷書《數(shù)字化生存(Being Digital)》的作者.
(7)20 世紀90 年代, 美國Xerox PARC 的首席科學(xué)家Mark Weiser(1952 ～ 1999), 首先提出“無所不在計算(Ubiquitous Computing)”思想, 并在此領(lǐng)域做了大量開拓性的工作.
界面
德國研究人員正在開發(fā)一種全新的可移動交互系統(tǒng)，此系統(tǒng)能夠通過視覺存貯設(shè)備將視覺信號轉(zhuǎn)換為命令，有望能全面代替鍵盤和顯示器．這種設(shè)備是一個小型的、能夠放在胸前的電腦，其攝像頭能捕捉到手部運動，從而轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的命令執(zhí)行．例如人們可以用手在空中畫出各種圖形，或選擇空中不同的點來構(gòu)型，此交互系統(tǒng)可以立即將這些手上動作轉(zhuǎn)化成圖形或操作命令，就像《鋼鐵俠2》里的托尼—斯達克在自己實驗室里用手在空中揮動便能操作電腦一般。在不久的將來，你在空中畫幾個數(shù)字就能表示在撥打電話，或者在空中點幾下就表示在打鍵盤，一切就將變的美妙無比。
輸入方式
包括三種輸入方式：1 請求模式。 2 采樣模式。3 事件模式。
未來前景
人機交互技術(shù)領(lǐng)域熱點技術(shù)的應(yīng)用潛力已經(jīng)開始展現(xiàn)，比如智能手機配備的地理空間跟蹤技術(shù)，應(yīng)用于可穿戴式計算機、隱身技術(shù)、浸入式游戲等的動作識別技術(shù)，應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實、遙控機器人及遠程醫(yī)療等的觸覺交互技術(shù)，應(yīng)用于呼叫路由、家庭自動化及語音撥號等場合的語音識別技術(shù)，對于有語言障礙的人士的無聲語音識別，應(yīng)用于廣告、網(wǎng)站、產(chǎn)品目錄、雜志效用測試的眼動跟蹤技術(shù)，針對有語言和行動障礙人開發(fā)的“意念輪椅”采用的基于腦電波的人機界面技術(shù)等。人機交互解決方案供應(yīng)商不斷地推出各種創(chuàng)新技術(shù)，如，指紋識別技術(shù)，側(cè)邊滑動指紋識別技術(shù)，TDDI ? 技術(shù)，壓力觸控 ? 技術(shù)等。熱點技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)是機遇也是挑戰(zhàn)，基于視覺的手勢識別率低，實時性差，需要研究各種算法來改善識別的精度和速度，眼睛虹膜、掌紋、筆跡、步態(tài)、語音、唇讀、人臉、脫氧核糖核酸等人類特征的研發(fā)應(yīng)用也正受到關(guān)注，多通道的整合也是人機交互的熱點，另外，與“無所不在的計算”、“云計算”等相關(guān)技術(shù)的融合與促進也需要繼續(xù)探索。
學(xué)科應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域
安全人因科學(xué)
人因與工效學(xué)
安全駕駛行為（交通安全）研究
可用性測試研究
人機工效學(xué)領(lǐng)域
航空航天領(lǐng)域
人機交互領(lǐng)域
環(huán)境行為學(xué)研究
心理與行為科學(xué)
人機界面設(shè)計
工業(yè)管理
參考資料 >