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1、华侨大学计算机科学与技术学院十年后更自然的人机交互新技术专题报告结课论文班级：12级数字媒体技术1班学号： 1225141029 姓名： 吴佳萍 2015-1-10计算机从诞生到现在虽然只有半个世纪的时间，但已经深深地渗透到了我们生活的各个角落，影响到了人类生活的基本模式。但是在鼠标，键盘和显示屏的世界里，计算机总是给人一种非生物性的冷漠感。我们期待十年后有更新的、更自然、更直观、更接近人类行为方式的人机交互界面，这就是自然用户界面。早在拉斯维加斯举办的年度消费电子展(CES)上，美国微软公司的创始人比尔盖茨的开幕演讲中提出了“自然用户界面”将是下一个“数字十年”的发展方向，微软将致力创造一个
2、自然用户界面应用的核心平台，自然用户界面的设计潮流成为了用户界面设计发展的必然趋势。这种自然性的发展方向主要体现在多感官、多维度、智能化这几个方面。而我认为有可能发生的变化有以下几点：一、多感官“数字墨水”技术与眼标人类最基本的沟通方式是使用语言、动作、表情并通过听觉、视觉、触觉、味觉等多种自然感官系统进行沟通的。早期，人只能通过键盘与计算机进行沟通，而计算机就通过显示器以视觉信息的方式反馈给用户。后来鼠标键盘相继问世，而现在更新的输入设备也已出现。1. 数字墨水随着平板电脑的问世，一种具有识别手写体文字输入能力的“数字墨水”技术也随之出现。 “数字墨水”技术是一种新的人机界面技术，它借鉴“手
3、写识别” 技术的同时，超越了它的许多局限。摆脱了鼠标、键盘的束缚，只要一支笔，用户就可以实现日常书写的基本功能。使用“数字墨水”在Tablet PC上书写文字时，电脑会将这些文字以一种特殊的形式保存在电脑中。Tablet PC 的笔外形很像一支传统的触摸笔，不同的是这是一支电磁笔。Tablet PC的电磁笔，不用直接接触电脑屏幕即可移动光标（已不是鼠标了），笔与屏幕的距离在10毫米左右就可以正常书写。数字墨水技术能为人们提供一种新的人机交互界面,并以此来扩展人们使用电脑的空间范围,但数字墨水不是用来取代鼠标和键盘的。用户在使用电脑时,就像用笔在纸上写字、画图一样,将电脑的计算处理能力与人们的手
4、写整合为一体,大大延伸了电脑为人们提供便利的时间和空间。比如,让学生在听课时也可以享受电脑的好处,在课堂上利用数字墨水进行手写记录,得到被电脑直接“读懂”的数字文件,可后还可以继续进行编辑、共享、查找和网络传递。或者当你在厨房烹调时,想从电脑中查阅菜谱,手写的输入界面也比键盘更方便。目前，“数字墨水”技术被广泛应用到平板电脑中，但是 “数字墨水”并不局限于平板电脑，现在许多PDA产品也准备尝试使用这种技术。在windows Vista操作系统推出后，只要硬件支持，台式电脑用户也能使用 “数字墨水”技术。人们所习惯的 “笔和纸”将在信息时代以新的方式得以延续，“数字墨水”以及与之相关的计算技术会
5、与我们的工作和生活越来越近。十年后，我想数字墨水的应用将会得以开拓变得普标。2. 眼标“眼睛追踪”技术鼠标诞生于1964年。此后，它在实验室里一呆就是20年。直到1984年苹果公司推出一款名叫“丽莎”的电脑，鼠标才成为商业化微型计算机的标准配置。虽然后来在笔记本电脑中开始出现了触摸式和推杆式等光标控制装置，但它们谁也代替不了鼠标。今天，这种暂时被命名为“眼睛追踪”的技术却有可能成为鼠标的“终结者”。 交互基本上都离不开用户的视觉,那么如果用户能用眼睛(直接用大脑思维来控制的“脑标”目前还太遥远)来操控图形界面岂不是更方便?由此,“眼标”应运而生。伦敦帝国学院的科研小组花费数年时间来研究人类眼睛
6、活动与大脑感知之间的关系，最终发明出一种专门用来捕捉眼球细微动作的红外线感应装置。“眼标”能鉴别眼睛在显示屏上的移动和注视,如果电脑使用者盯住屏幕上的某个链接图标1秒钟以上,电脑就自动打开该链接;如果使用者盯住打印或者存盘的图标,电脑就会自动进行相应的操作。人类用眼睛搜索和盯住一个目标的准确性远远超过用手移动鼠标。“眼睛追踪“技术还会在医学或驾驶等其他领域广泛应用。比如在一些外科手术中，经常会用一些探针和手术刀进入人体内进行操作，医生通常是一边看着显示屏一边用手控制探针。应用“眼睛追踪”技术以后，医生的眼睛注视屏幕中的哪一点，探针就可以在电脑的控制下自动伸向哪一点，从而避免了手控探针的误差和颤
7、抖。将这种技术应用在汽车内，则可以感知驾驶者眼睛的注视点。如果驾驶者因为疲劳或注意力分散，眼睛偏离了前方，该装置还能发出警告。眼标十年后有极大的可能会代替鼠标。因为人类的惰性总会趋势我们朝着更加简单，更加方便的方向前进。二、多维度三维输入系统和全息影像技术通过维度观念看人机交互界面发展，整个过程就是维度不断增加的过程，每个阶段都包括了输出和输入的两方面内容。一维形态阶段，输出方面指的是早期单一排列的字符信息，输入的设备就只有键盘，键盘的输入是没有明显空间坐标的概念的。二维形态阶段，输出方面是指图形用户界面的出现允许能够在屏幕上运用图形、色彩、动画等二维平面形态进行展现信息内容，另一方面是指现在
8、所使用的鼠标只输出X轴和Y轴的二维数据，我们的交互设计作品只能通过这两个信息做出判断。当今我们正发展到了三维形态的阶段，主要内容包括计算机三维图形技术的发展。但现有三维图形的计算结果主要还是以只有二维显示能力的显示器来展现。1.全息影像技术三维全息影像技术才是真正的三维展示技术。全息影像是真正的三维立体影像，用户不需要佩戴带立体眼镜或其他任何的辅助设备，就可以在不同的角度裸眼观看影像。还记得之前颇为流行的激光防伪技术，那时许多图书、烟酒包装上都有一个金光闪闪的小贴纸，望向其中会发现里面竟是一幅立体的图像。这正是全息影像技术的初级应用。虽然，全息影像技术由来已久，但是在2000年前一直发展缓慢，
9、直到2001年德国国家实验室开发出的全息膜技术使三维图像的再现成为可能，这才迈入一个全新的阶段。此后几年，随着材料科技迅速成熟，全息影像技术飞速发展，并且得到愈发广泛的应用。不过,目前市场上对于全息影像技术的应用大都还停留在展示的阶段，应用场景无非就是大型演出、展览或者产品发布会上，但全息影像技术未来的前景远不局限于此。比如拿我来说，在网上购物时最大的困扰就是无法看到实物商品，经常是东西拿到手后，才发现与网站上精美的图片相比完全是南辕北辙，尤其是购买服饰时，只能凭感觉来判断。将来，全息影像技术可以与电商结合，那时，消费者看到的不再是那些华而不实的图片，而是一幅幅栩栩如生的三维图像，这会解除消费
10、者的后顾之忧，极大释放电子商务的消费需求。目前很多电商都承诺免费试穿、无条件退货，这大大降低了物流效率。十年后，一旦全息影像技术成熟，消费者完全可以在下单之前完成试穿环节，为自己和商家都能免去不少烦恼。电影钢铁侠则为人们展示了全息影像技术的另一幅图景。影片中，主人公使用的计算机界面和操作台就是投射到空气中的全息图像，史塔克对着空气进行操作来设计盔甲。可以肯定的是，在不久的将来，影片中所呈现出的就将变为现实，微软公司也已经着手开发类似影片中展现的技术，并将这一项目命名为Vermeer。2.三维信息的输入系统另一方面三维信息的输入系统，是一个可佩戴的姿态交互系统，将用户周围的事物，与互联网无缝连接
11、在一起，用户可以通过自然手势与电子设备进行输入输出交互。3D显示器、视网膜显示器、动作识别、仿生隐形眼镜、第六感技术和体感系统等都是人机交互在不同阶段的维度的发展形态。比如说，应用这个三维输入系统，我们可以以手机系统作为使用平台,在手掌上投影的“键盘”可以根据实际的需要变化，输入内容和显示内容都可以；此概念最早来源于日本任天堂公司于2006年11月推出的Wii家用游戏机，此款设备包含两部分硬件：放在电视机前的传感器和握在手中的控制器。通过控制器顶端配置的镜头探测传感器两侧的红外线发光源来确定自身运动轨迹，并借助自带陀螺仪测算加速度，实现体感控制。自Wii推出半年后便占据游戏机市场销量第一的宝座
12、，这也使得索尼和微软深切感受到体感技术的革命性，两者分别在2010年9月和11月先后推出自主研发的两款体感游戏设备，不仅可以实现360度的虚拟图像全方位显示，还能够通过Kinect摄像头实现人与虚拟图像的直接互动。这种技术与与智能终端的结合只是体感革命的开始，倘若能与全息投影全面结合，那么隔空打字、空间操作、模拟手术等全新概念将不仅停留在想象之中。三、智能化人工智能代表着人机交互界面设计的新阶段。人机交互过程对于计算机来说就是一个接受指令，进行运算，最后输出结果的过程。但目前情况是，计算机基本处于数学逻辑运算的阶段，运算的过程并不对数据进行理解，并不能对意识、情感、心理等一些生物性的活动做出处
13、理，以及不能进行像人类意识所特有的主观能动的创造性活动。但是未来十年，我觉得很有可能在这个上会有所变化。1.以用户为中心这个是不会改变的。“人机交互技术无论发展到什么程度,都必须围绕以用户为中心的宗旨”。人民大学商学院教授、人机交互专家毛基业认为。交互设计并不是用户体验,用户体验是指产品的使用者(用户)对产品的主观感觉,是用户在使用产品的过程中所感受到的、所获得的全部内容的总和。而交互设计人员必须根据用户的实际需求来决定产品的易用性。比如把ATM的取款程序设计为取卡先，才能取钱,这表面上看给用户带来不便,实际却降低了用户因不记得拿卡而带来的损失,这是为产品的安全性而做的交互设计。只有当目标用户
14、对设计的产品赞叹不已,这时候才可以说产品获得良好的“用户体验”。以用户为中心的设计所关注的是如何针对用户体验展开设计,是强调“体验”对设计的影响,把用户做为价值创造的主体,强调以用户为中心,需要用户亲自参与,满足用户的个性化需要。2.人性化比尔盖茨曾预言,电脑毫无表情的时代即将结束,21世纪将是情感电脑大行其道的时代。虽然今天的电脑还没有喜怒哀乐,但是让电脑也有喜怒哀乐是人机交互的发展趋势。情感计算就是要让计算机具有感知、理解、模仿人类情感特征的能力,以提高人机交互的效率和质量。具体包括情感信息获取、情感表达、参数化建模、识别和理解、生成和模拟,最终目标是让计算机在逻辑技能的基础上加上理智和平衡,从而建立一种更为和谐的人机环境。结语：人机交互界面设计的表现方式都必须搭建在计算机软硬件技术平台的基础之上。由此可见，这些新技术的出现必将影响到下一代的用户界面设计面貌，而且这些新技术还会不断涌现，无论从视觉、听觉、触觉等感官系统，还是空间与时间等多维度系统设计都提供了无比广阔的空间。人机交互界面的发展经历了改变自我，又寻找真我的过程，是一种自然形态的回归。也许十年后的计算机会脱离机器的形象，计算机可能变成一个能够与人多方位交流的情感个体。没有哪个人会愿意生活在一个冷冰冰的机器世界当中，这种对自然交互形态的追求，必将会成为人机交互界面设计十年乃至更长时间内发展的新主题。5
