第一章-人机交互及其重要性要点

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1、人机交互界面设计,第一课 主讲：刘婷婷,教学目标,1.掌握有关人机交互的概念和基本原理 2. 掌握人机交互界面设计的过程和主要方法 3.了解人机交互技术的现有进展和发展趋势,教学方式,1. 教师授课 2. 学生自学和讨论 3. 上机实验,考查方式,1. 小实验(50%)； 2. 大作业(50%),教材,交互设计超越人机交互 Jennifer Preece 参考书： 设计心理学(The Design of Everyday Things) Donald A.Norman 情感化设计 （ Emotional Design：Why We Love (or Hate) Everday Things)

2、Donald A.Norman,人机交互网络资源,The British HCI Group: http:/www.bcs-hci.org.uk/ 英国的HCI 组织，带来最新的HCI 新闻 The HCI Bibliography : http:/www.hcibib.org/ 有详细的HCI 相关概念的解释 ui花园: http:/ uiGarden是一份中英文双语网络杂志，主要供GUI工作者和研究人员的交流 优艾网: http:/ 人机界面设计的门户网站，集合了众多信息，可供学习和交流,引言,1 人机交互的简介 2 人机交互的发展历史 3 人机交互的三元素,人机交互简介,人机交互（Hum

3、an-Computer Interaction, HCI) 在美国通常称为机人交互 CHI(Computer-Human Interaction) MMS( Man - Machine Studies) 是研究人、计算机以及它们间相互影响的技术 “关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算系统，是研究围绕这些方面主要现象的学科” ACM SIGCHI,1992 用户界面（User Interface, UI): 是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分,人机交互和人机界面,人机交互和人机界面是两个不同的概念。 人机交互是指用户与计算机系统之间的通信，它是人与计

4、算机之间各种符号和动作的双向信息交换。这里的“交互”定义为一种通信，即信息交换，而且是一种双向的信息交换，可由人向计算机输入信息，也可由计算机向使用者反馈信息。这种信息交换的形式可以采用各种方式出现，如键盘上的击键、鼠标的移动、显示屏幕上的符号或图形等，也可以用声音、姿势或身体的动作等。,人机交互和人机界面,人机界面 是指人类用户与计算机系统之间的通信媒体或手段，它是人机双向信息交换的支持软件和硬件。这里“界面”定义为通信的媒体或手段，它的物化体现是有关的支持软件和硬件，如带有鼠标的图形显示终端。人机界面也称用户界面 人机交互是通过一定的人机界面来实现的，在界面开发过程中，有时把它们作为同义词

5、使用。,人机交互简介,人机交互 是一门跨学科的研究，与其他许多学科交叉 心理学 生理学 软件工程学 人工智能 信息学 人体功效学 艺术设计 社会学,人机交互,HCI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),人机交互的重要性,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。,人机交互的重要性,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

6、而人机界面是计算机研制中的一个最困难的部分。,人机交互的重要性,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。,两个重要的应用趋势,计算机系统的拟人化 以虚拟现实为代表 计算机的微型化、随身化和嵌入化 以手持电脑、智能手机为代表 人机交互技术是面临这种趋势的瓶颈技术。 以人为中心、自然、高效将是新一代人机交互的主要目标。,相关工作岗位,交互式/交互设计师 可用性工程师 Web设计师 信息规划师 用户体验设计师,人机交互技术与计算机始终相伴发展,

7、计算机的发展历史，不仅是处理器速度、存储器容量飞速提高的历史，也是不断改善人机交互技术的历史。 人机交互技术, 如鼠标器、窗口系统、超文本、浏览器等等，已对计算机的发展产生了了巨大的影响，而且还将继续影响整个人类的生活。 人机交互技术是当前信息产业竞争的一个焦点，世界各国都将人机交互技术作为重点研究的一项关键技术。,人机交互的发展历史,人机交互的发展历史，是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史 人机交互的发展经历了几个阶段：,早期的手工作业阶段 作业控制语言及交互命令语言阶段 图形用户界面（GUI）阶段 网络用户界面的出现 多通道、多媒体的智能人机交互阶段,计算机发展的早期,世界上第一台

8、数字计算机ENIAC在1943-1946年由美国宾州大学摩尔学院开发，1946年用于计算弹道方程的积分。当时计算机的程序采用联线的方法在小接线板上相互连接，后来用穿孔卡片和穿孔纸带，由专门的阅读器输入程序和数据。对计算机的操作和调试，是通过计算机控制面板上的开关、按键和指示灯来进行。当时人机界面的主要特点是由设计者本人（或本部门同事）来使用计算机，他们采用手工操作和依赖机器（二进制机器代码）的方法去适应现在看来是十分笨拙的计算机。,作业控制语言及交互命令语言阶段,50年代中期，通用程序设计语言的出现为计算机的广泛应用提供了极为重要的工具，也改善了人与计算机的交互。在人机界面上则出现了用于多任务

9、批处理的作业控制语言（JCL）。1963年由美国麻省理工学院成功地开发了第一个分时系统CTSS，并采用多个终端和正文编辑程序，它比以往的卡片或纸带输入更加方便和易于修改。尤其是在出现交互显示终端后，广泛采用了“命令行”作业语言，极大地方便了程序员。这一阶段的人机界面特点是计算机的主要使用者-程序员可采用正文和命令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，但已经可用较多的手段来调试程序，并且了解计算机执行的情况。,图形用户界面阶段,1963年美国麻省理工学院I.Sutherland的Sketchpad系统开创了交互计算机图形学的新阶段。70年代Xerox公司在Alto计算机上首先开

10、发了Smalltalk-80（开始为-76）的多窗口程序设计环境，它采用高分辨率的图形显示器和新型的鼠标输入设备，应用了重叠型窗口、弹出型菜单、图符和剪贴等功能。80年代乃至90年代，苹果公司的MacIntosh计算机、微软公司的MS-Windows系统和麻省理工学院X-Window系统，正是这类人机界面广泛应用的代表。从此人机界面进入了图形用户界面的新阶段，即所谓的WIMP(Window,Icon,Menu,Pointing Devices)。,图形用户界面阶段,图形用户界面（WIMP Window,Icon,Menu,Pointing Devices)的主要特点是人们不需要去记忆和敲打繁琐

11、的命令，只需通过鼠标的“指”“点”直接操纵界面，就可在窗口中“所见即所得”。由于图形用户界面在使用上的简便性，使不懂计算机程序的普通用户也可以熟练地使用计算机，因而极大地开拓了计算机的使用人群。它的出现使信息产业得到空前的发展，人们深刻地认识到人机界面的重要性：任何工具（包括计算机）必须不断适应人们的需求。用户才是上帝！,网络用户界面的出现,Internet将世界上各种数字信息无序地联系起来，成为人们传递、交换信息的媒介和获取信息的宝库。人们怎样才能从这信息的海洋中去浏览和获取所需的信息？新的网络用户界面使这一目标成为可能。以超文本标记语言HTML及超文本传输协议HTTP为主要基础的网络浏览器

12、是新的网络用户界面的代表，由它形成的WWW万维网已经成为当今Internet的支柱。从早期的Mosaic到Netscape公司的Communicator再到微软的IE，目前已经出现了一大批浏览器，它们与各种计算机窗口系统结合，形成了网络用户不可缺少的人机界面。,多通道、多媒体的智能用户界面阶段,以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化和以掌上电脑为代表的计算机的微型化和随身化，是当前计算机的两个重要的应用趋势。目前以鼠标和键盘为代表的人机界面技术是影响它们发展的瓶颈。利用人的多种感觉通道和动作通道（如语音、手写、表情、姿势、视线等输入），以并行、非精确方式与计算机系统进行交互，可以提高人机交互的自

13、然性和高效性。以三维、沉浸感的逼真输出为标志的虚拟现实技术是多媒体、多通道界面的重要应用目标。它依赖于多种技术的进展，如模式识别、全息图象、自然语言理解和新的传感技术等。目前，语音和手写输入朝实用化的目标已经有很大进展。新的多通道、多媒体人机界面对我们既是一个挑战，也是一个极好的机遇。,人机交互的发展历史,在五个阶段中，通常强调以下三个： 1。 命令行界面(CLI) 2。 图形用户界面(GUI) ,也称WIMP界面. 3. 多通道人机界面(MMI),最有影响的事件和成果,1945年美国罗斯福总统的科学顾问V. Bush在大西洋月刊上发表的“As We May Think”的著名论文，提出了应采

14、用设备或技术来帮助科学家检索、记录、分析及传输各种信息的新思路和名为“Memex”的一种工作站构想。这一目标和构想影响着过去和当今的一大批最著名计算机科学家。,最有影响的事件和成果,1963年发明鼠标器的美国斯坦福研究所的 D.Engelbart，他预言鼠标器比其他输入设备都好，并在超文本系统、导航工具方面做了杰出的成果(Augmented Human Intellect project )，而获1997年ACM图灵奖。10年后鼠标器经经Xerox研究中心不断改进，成为影响当代计算机使用的最重要成果。,最有影响的事件和成果,1963年美国麻省理工学院I.Sutherland开创了计算机图形学的

15、新领域，而获1988年ACM图灵奖。随后美国布朗大学A.Van Dam等人组织了SIGGRAPH。 I.Sutherland还在1968年开发了头盔式立体显示器，成为现代虚拟现实技术的重要基础。,最有影响的事件和成果,70年代Xerox研究中心的Alan Kay发明了重叠式多窗口系统，并提出了Smalltalk面向对象程序设计等思想。 1989年Tim Berners-Lee在日内瓦的CERN用HTML及HTTP开发了WWW网，随后出现了各种浏览器（网络用户界面），使互联网飞速发展起来。,最有影响的事件和成果,90年代美国麻省理工学院N.Negroponte （他早在30年前就提出了 “交谈式

16、计算机”概念）领导的媒体实验室在新一代多通道用户界面方面（包括语音、手势、智能体等），做了大量开创性的工作。 90年代美国Xerox公司PARC的首席科学家Mark Weiser首先提出“无所不在计算（Ubiquitous Computing）”思想 。,1.3 人机交互的三元素,1.3 人机交互的三元素,交互系统的三要素 1。交互设备 2。交互软件 3。人的因素,1.3 人机交互的三元素,交互设备 数字、文字输入输出设备 图形、图象输入输出设备 声音、姿势、触觉设备 三维交互设备.,1.3 人机交互的三元素,交互软件 交互软件是交互计算机系统的核心。 人机界面是交互软件的主要组成部分。,1.3 人机交互的三元素,人的因素 人的因素指的是用户操作模型，与用户的各种特征有关。 “任务”将用户和计算机系统的行为有机地结合起来。,人机交互模型的发展,结论,1. 以WIMP为代表的图形用户界面将继续使用和发展，尤其是在办公室、家庭中广泛应用。 2.