1、1毕业论文开题报告教育技术学人机交互技术现状与发展趋势研究一、选题的背景与意义选题的背景在计算机诞生之前,具有智能特点的通讯活动仅存在于人与人之间,面对面的交流是最原始也是最有效的手段。随着人类活动范围的扩大和各种工具的发明,人们更多地借助于一定的物质手段如电话进行通讯。但就其实质而言,所有通讯活动本质上仍然发生在人与人之间,一切用于通讯的物质手段不需要也不可能“理解”通讯的内容。只是当计算机的广泛普及和作为信息处理工具时才使人类的通讯模式发生了很大变化,计算机作为一种“智能体”参与了人类的通讯活动。随着计算机与人类的交流便产生了人机交互的概念，而人机交互技术是实现人机交互的关键，因为人机交互
2、过程涉及下列方面人对计算机输出信息的解释和理解计算机对人的控制输入信息的识别和理解,而这两个方面均与人机交互技术密切相关。在从人逐渐适应计算机再到计算机不断适应人的互动过程中，人机交互技术也不再局限于键盘输入、手柄操作，而是以更加新奇的方式出现手指的微小动作、声波在空气中的振动、眼珠和舌头的转动，都可以实现信息传递，完成人与机器之间的“对话”。而对人机交互技术的研究将有助于人类更好的与计算机进行交流。选题的意义本文的目的是通过对国内外人机交互技术的历史及现状回顾，来揭示人机交互技术的发展规律。人机交互技术伴随着计算机而诞生，它的发展与计算机息息相关，从70年代中后期第一个图形用户界面的产生到如
3、今已经有了四十多年的发展历程。本文将系统的介绍国内外学者对人机交互技术的研究历程和研究领域以及提出的主流技术，并提出自己对人机交互技术发展趋势的展望。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题研究的基本内容1引言22人机交互技术简述21人机交互概述111阐述人机交互的含义112人机交互产生的背景22人机交互技术概述221阐述人机交互技术含义222概括人机交互技术基本特点3人机交互技术的发展31探索人机交互的发展历程311人机交互技术的产生312人机交互技术发展阶段的划分32国内外人机交互技术现状321国内人机交互技术现状322国外人机交互技术现状33人机交互技术发展规律总结4对未来人机交互技术的展望
4、41简述未来人机交互的形式42探究未来人机交互技术的实现以及技术实现的形式5总结拟解决的主要问题1、通过对人机交互技术发展的回顾总结出人机交互技术的发展规律2、在通过研究人机交互技术发展规律和国内外人机交互技术现状的基础上对未来人机交互技术进行展望三、研究的方法与技术路线研究方法主要以对人机交互技术的理论研究为主，通过查阅各种文献、与指导教师的交流以及自己的切身体获得人机交互技术方面的资料。3四、研究的总体安排与进度20102011年第一学期第1314周（2010年12月13日12月17日）参加开题论证会。第1516周（2010年12月18日12月28日）对文献综述和开题报告进行修改。第161
5、9周（2010年12月28日2011年1月17日）收集资料，提交论文研究框架。20102011年第二学期第12周（2011年3月1日3月12日）向指导教师递交初稿。第37周（2011年3月20日4月6日）修改并完成第二稿和两篇外文人机交互技术简述人机交互技术的发展阶段划分人机交互技术现状国内现状国外现状人机交互技术发展规律总结人机交互技术发展趋势展望人机交互技术的定义人机交互技术的特点人机交互技术的产生4翻译稿。第79周（2011年4月12日4月19日）毕业论文定稿，完成相关材料的填写，装订成册。第1011周（2011年4月25日4月30日）参加答辩小组毕业论文答辩。第1113周（2011年5
6、月11日5月16日）参加答辩委员会组织第二次答辩。五、主要参考文献1陈一民张云华基于手势识别的机器人人机交互技术研究J机器人,ROBOT,2009年04期2袁保宗,阮秋琦,王延江,刘汝杰,唐晓芳新一代第四代人机交互的概念框架特征及关键技术J电子学报,2003,S13高小红,裴忠诚人机界面的发展历程J水利电力机械,2006,024董士海人机交互的进展及面临的挑战J计算机辅助设计与图形学学报,2004,015东云计算机人机交互技术的未来J数码世界,2003,026林粤江浅谈人机交互技术J黑龙江科技信息,2007,077彭涛李世其王峻峰徐迟基于增强人机交互技术的虚拟装配J计算机辅助设计与图形学学报,
7、2009038彭敏完美人机交互的历程虚拟现实的过去、现在与未来J软件世界,2007,059龚杰民、王献青人机交互技术的进展与发展趋向J西安电子科技大学学报19980610胡友树手势识别技术综述J中国科技信息,2005,0211HCIRESEARCHANDQUALITYDISCUSSIONDOCUMENTINUCLIC/EQUATORTWODAYWORKSHOPONTHEFUTUREOFHCIINTHEUKRESEARCHANDCAREERS,1415THJUNE,2007,LOUGHBOROUGHUNIVERSITY12DIX,AHUMANCOMPUTERINTERACTIONASTABLED
8、ISCIPLINE,ANASCENTSCIENCE,ANDTHEGROWTHOFTHELONGTAILININTERACTINGWITHCOMPUTERS,JAN,201013DIX,A,2004EUROPEANHCITHEORYAUNIQUELYDISPARATEPERSPECTIVEINEUROPEANHCIRESEARCHSPECIALAREACHI2004,VIENNA,AUSTRIA,2429APRIL200414DIXA,GILLS,RAMDUNYELLISD,HAREJ,2009DESIGNANDPHYSICALITYTOWARDSANUNDERSTANDINGOFPHYSICA
9、LITYINDESIGNANDUSEINDESIGNINGFORTHE21STCENTURYINTERDISCIPLINARYMETHODS张云华基于手势识别的机器人人机交互技术研究J机器人,ROBOT,2009年04期2袁保宗,阮秋琦,王延江,刘汝杰,唐晓芳新一代第四代人机交互的概念框架特征及关键技术J电子学报,2003,S13高小红,裴忠诚人机界面的发展历程J水利电力机械,2006,024董士海人机交互的进展及面临的挑战J计算机辅助设计与图形学学报,2004,015东云计算机人机交互技术的未来J数码世界,2003,026林粤江浅谈人机交互技术J黑龙江科技信息,2007,077彭涛李世其王峻
10、峰徐迟基于增强人机交互技术的虚拟装配J计算机辅助设计与图形学学报,2009038彭敏完美人机交互的历程虚拟现实的过去、现在与未来J软件世界,2007,059龚杰民、王献青人机交互技术的进展与发展趋向J西安电子科技大学学报19980610胡友树手势识别技术综述J中国科技信息,2005,0211HCIRESEARCHANDQUALITYDISCUSSIONDOCUMENTINUCLIC/EQUATORTWODAYWORKSHOPONTHEFUTUREOFHCIINTHEUKRESEARCHANDCAREERS,1415THJUNE,2007,LOUGHBOROUGHUNIVERSITY12DIX,
11、AHUMANCOMPUTERINTERACTIONASTABLEDISCIPLINE,ANASCENTSCIENCE,ANDTHEGROWTHOFTHELONGTAILININTERACTINGWITHCOMPUTERS,JAN,201013DIX,A,2004EUROPEANHCITHEORYAUNIQUELYDISPARATEPERSPECTIVEINEUROPEANHCIRESEARCHSPECIALAREACHI2004,VIENNA,AUSTRIA,2429APRIL200414DIXA,GILLS,RAMDUNYELLISD,HAREJ,2009DESIGNANDPHYSICALI
12、TYTOWARDSANUNDERSTANDINGOFPHYSICALITYINDESIGNANDUSEINDESIGNINGFORTHE21STCENTURYINTERDISCIPLINARYMETHODSSTATUSTREND14目录1引言12人机交互技术概述121何谓人机交互技术122人机交互的基本特点2221传统的人机交互技术特点2222如今的人机交互技术特点2223未来几十年的人机交互技术特点23人机交互技术的发展状况231人际交互技术溯源232人机交互发展阶段概述3321计算机发展早期的手工作业阶段3322作业控制语言和交互命令语言阶段3323图形二维界面阶段3324网络用户界面阶段
13、3325虚拟现实与多通道组成的智能人工交互阶段44国内外人机交互技术现状考察与分析441国外人机交互现状考察与分析442国内人机交互现状考察与分析65关于人机交互技术发展规律的探讨651从“以计算机为中心”向“以用户为中心”转变652技术的交互性在逐渐增强753输入和输出信息的方式在逐渐变化754越来越与与日常生活密切联系76对未来人机交互技术的展望861关于人机交互技术发展趋势的探讨8611围绕“以用户为中心”的人机交互形式进行设计8612技术的交互性明显增强8613人与计算机交互的现实感增强8614输入信息的方式将会发生重大变化9615应用领域将扩大962关于人机交互技术发展方向的设想96
14、21口语交互技术9622情感交互技术10623思维理解技术107结语11参考文献12致谢错误未定义书签。11引言计算机是二十世纪最伟大的发明之一，它的产生给我们的工作和生活带来了历史性的变革。发明计算机的目的是为了服务人类，而如何让计算机为人类提供更加便捷和舒适的服务，是计算机产生之后科学家们一直探讨的问题，继而由此形成了一门新的学科人机交互。人机交互（HUMANCOMPUTERINTERACTION,简写HCI）是研究人与计算机交流的一门技术学科，它伴随着计算机的诞生而发展起来，在现实生活中，只要人们利用计算机为社会、经济、环境和资源等进行活动时，总是离不开人机交互。基于人机交互对科学发展的
15、重要性，研究自然、便利的人机交互技术，成为了信息技术和人工智能技术研究的核心。人机交互技术不言而喻是指实现人与计算机交流的技术，因为在人机交互过程涉及下列方面1人对计算机输出信息的解释和理解2计算机对人的控制输入信息的识别和理解，人机交互技术的目标就是对这两方面实现，推动人机交互的发展。近年来，随着信息技术革命的不断深入，人机交互技术的发展也越来越受到人们的关注，它的发展已经与一个国家经济的发展紧密相连，它成为了计算机技术融入社会，深入群众的技术门槛，任何一种新的交互技术的出现都会带来新的应用领域，带来巨大的经济效益。以苹果的手机IPHONE为例，它的多触点触摸屏技术创造了自鼠标以来最具有创新
16、意义的用户界面，开创了手指与手机进行交互的先河，不仅使苹果拥有了一大批的IPHONE迷，而且创造了巨大的经济效益。未来的人机交互技术必然对人们的工作生活模式起到深远的影响，正因为如此世界各国的计算机学者和企业巨头都部署了发展新一代人机交互技术的中长期规划，以期在人机交互技术领域有重大突破。在人类的科技历史发展长河中，任何一种技术都有着它的发展历程，人机交互技术的发展历程已经有了半个多世纪，并取得了许多举世瞩目的进步和提高。在从人逐渐适应计算机，再到计算机不断适应人的互动过程中，人机交互技术从早先的键盘输入、手柄操作，到如今通过手指的微小动作、声波在空气中的振动、眼珠和舌头的转动就可以实现信息传
17、递，完成人与计算机之间的“对话”。人机交互技术日新月异，并且涉及到广泛的计算机应用，因此对人机交互技术现状和发展趋势的研究将势在必行。2人机交互技术概述21何谓人机交互技术人机交互技术HUMANCOMPUTERINTERACTIONTECHNIQUES是指在人与计算机的交互中，通过计算机的输入和输出设备实现人与计算机对话的技术。它包括用户通过输入设备向计算机输入相关的信息，回答问题及提出请求等，同时计算机通过输出设2备给用户提供大量有关信息及提示请示等。人机交互技术的设计是实现人与计算机交互的重要内容。22人机交互的基本特点221传统的人机交互技术特点以计算机为中心的受限方式，它侧重于强调将计
18、算机的信息处理需求有效地呈现给用户，为用户提供一个形式化、半双工、串行的低维度信息展现和操作界面，主要表现在两个方面一是人的交互需基于离散事件，用户界面等同于一个解释器，它接受事件输入并反馈计算机处理的结果，在此过程中，多维信息矢量被压缩为一个低维矢量，形成一个串行的输入流；二是人的交互必须基于精确交互用户在交互过程中需要把意图按模型要求“分解”并“组织”为计算机所特有的输入事件，以完全说明用户交互目的和意义。用户必须面对机器操作定义的限制并付出较多的认知努力来使用计算机。从用户的角度来看，这种以计算机为中心的方式是受限人机交互FORMALHCI，用户要饱受计算机命令记忆和新功能学习的痛苦6，
19、这就注定它将被新的人机交互技术所取代。222如今的人机交互技术特点致力于消除人与计算机之间的通讯和对话鸿沟，使得人与计算机的交互更加便捷和通畅。它所设计的人机交互技术是以用户界面为中介的人与计算机间信息传递和转换过程人向计算机传达交互信息用户通过其侧重于多媒体信息接受的感觉通道对用户界面中诸如语音、图形和图像等多媒体信息的感知，先利用逻辑思维和形象思维能力产生对交互意图的心理描述，再按用户界面对交互的输入要求使用其侧重于过程控制与信息输入的效应通道包括各种身体动作和声音等来实施交互；计算机向人传递计算和反馈结果它利用其感知机制从精确的用户界面框架结构中获取用户的交互信息，并完成获取交互行为信息
20、的感知处理、判断用户交互意图的认知处理和回馈交互结果的响应处理等一系列计算过程，最终运用其输出机制以用户界面所定义的特定形式输出其计算结果6。223未来几十年的人机交互技术特点未来的人机交互技术必然是以用户为中心HUMANCENTERED，以用户对人机交互的需求变化为出发点，使人机交互的外在形式和内部机制能符合不同用户的需求。用户与计算机的交互行为是非常自然的，用户可利用语音、动作、笔划等自然方式与计算机进行交互，而不受地点与时间的限制。这种交互技术既能满足用户的个性化需求，又使得用户不至于脱离他的自然社会关系包括社会生活环境和人与人之间的沟通交流。3人机交互技术的发展状况31人际交互技术溯源
21、人机交互技术与计算机的发展始终相伴，发展计算机的历史，不仅是计算机微型化、处理器速度高速化、存储器容量增大化的历史，也是人机交互技术不断改善的历史。人类对于人机交互的追求，推动了人机交互技术的产生和发展，包括鼠标器、窗口系统、超文本、浏3览器等等在内的人机交互技术，不仅对计算机的发展产生了巨大的影响，而且也使人们的生活发生了翻天覆地的变化。今后，新的人机交互技术将会不断的产生，并且将与人们的生活紧密相连。32人机交互发展阶段概述人机交互技术发展的阶段分为以下几个阶段321计算机发展早期的手工作业阶段世界上第一台数字计算机ENIAC在19431946年由美国宾州大学的摩尔学院开发，1946年用于
22、计算弹道方程积分。当时计算机的程序采了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。而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。8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，他们是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。322作业控制语言和交互命令语言阶段计算机的广泛应用与通用的出现密切相关，程序设计语言极大地改善了人与计算机的交互方式。使得人机界面（人机交互）上出现了用于多任务批处理的作业控制语言（JCL）。60年代由美国的麻省理工学院成功地开发了采用多个终
23、端和正文编辑程序的分时系统CTSS，相比以往的卡片或纸带输入，它更加方便和易于修改。特别是在出现交互显示终端后，广泛采用了“命令行”作业语言，给程序员提供了极大地方便。这时候的人机界面（人机交互）特点是程序员可采用正文和命令的方式和计算机进行交流，而且可以运用较多的方式来调试程序和了解计算机执行的情况，当然还要记忆许多命令和熟练地敲键盘。323图形二维界面阶段1963年美国麻省理工学院开创了交互计算机图形学的新阶段。70年代XEROX公司在ALTO计算机上首先开发了SMALLTALK80（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
24、菜单、图符和剪贴等功能。80年代乃至90年代，苹果公司的麦金塔计算机、微软公司的MSWINDOWS系统和麻省理工学院XWINDOW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。图形用户界面（WIMP的主要特点是不需要去人们记忆和敲打繁琐的命令，只需通过鼠标的“指”、“点”进行界面操作，就可在窗口中实现“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了空前的发展，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。
25、324网络用户界面阶段INTERNET将世界上各种信息无序地联系起来，成为了人们传递、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自己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4HTTP为主要基础的网络浏览器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。325虚拟现实与多通道组成的智能人工交互阶段如今，计算机有两
26、个重要的应用趋势一是以虚拟现实为代表的计算机系统的拟人化；二是以掌上电脑为代表的计算机的微型化和随身化。而以键盘和鼠标为代表的输入方式已经成为影响它们发展的瓶颈。利用人与计算机之间的多种感觉通道和动作通道（如语音、手写、表情、姿势等输入），与计算机系统进行并行、非精确的交互，这样可以提高人机交互的自然性和高效性。如今的虚拟现实技术以追求三维、沉浸感的逼真输出为目标。它依赖于模式识别、全息图象、自然语言理解和新的传感技术等多种技术的综合应用。如今虚拟现实技术已经取得了惊人的成绩，声音识别、动作识别、触屏操作、视觉识别、感觉识别等等先后出现，计算机已经变得越来越人性化。新的多通道、多媒体人机界面对
27、我们既是一个挑战，也是一个极好的机遇。4国内外人机交互技术现状考察与分析如今人机交互技术蓬勃发展，各国掀起研究人机交互技术的高潮，当前人机交互技术的研究热点包括以下几个方面（1）自然、高效、无障碍的多通道交互技术；（2）新的交互设备、智能技术、交互软件和平台；（3）无缝的不同网络互联；（5）以认知科学为基础的交互模型和设计方法；（6）上下文感知的计算模型。41国外人机交互现状考察与分析说起目前的人机交互技术现状必然提起苹果公司的IPHONE手机，如今这款手机已经到了第五代即IPHONE5，但是还未上市，在它的手机中包含有以下当下流行人机交互技术（1）多触点触摸屏技术（MULTITOUCH）多重
28、触控的任务可以分解为两个方面的工作，一是同时采集多点信号，二是对每路信号的意义进行判断，也就是所谓的手势识别。与只能接受单点输入的触摸技术不同的是多重触控技术允许用户在多个地方同时触摸显示屏，以便能够对网页或图片进行伸缩和旋转等操作。苹果IPHONE仅允许两个手指操作，所以又可以称作“双重触控”。（2）基于传感器的隐式输入技术首先，IPHONE内有个内置的方位传感器，它能够检测出用户拿手机的时候是纵向的还是横向的，有了这样的手机被摆放的方向信息，软件就可以更为合适的方式来显示信息内容；其次，IPHONE内有接近性传感器和环境光线传感器，它的接近性传感器可以检测出用户何时把手机拿到了耳朵附近，这
29、样它就可以关闭屏幕。它的环境光线传感器可以感知到周围光线的轻度，从而调整手机屏幕的亮度，提高用户观看屏幕时的体验。（3）接近于虚拟现实的用户体验技术由于IPHONE放弃了触笔式的输入方式，而采用手指操作，但是菜单和图标的选择需要指点设备精确定位，所以这些界面元素在IPHONE中很少见了，取而代之的是大按钮和基于姿态识别的输入。（4）更为丰富和人性化的视觉反馈技术在IPHONE中，一个很有创意的5设计是如何让用视觉反馈来体现触觉反馈，IPHONE没有提供物理的键盘，而是提供了一个屏幕显示的软键盘，IPHONE将用户按下的字母图像迅速放大到比较醒目的大小，这种效果很像将石块投入水中产生的波纹。另外
30、，IPHONE中用动画效果的显示技术将屏幕内容变化的过程表示出来，让用户可以明显的感知到这个变化过程，这种风格带给用户的体验是一种舒适、自然和流畅的感觉，而不是生硬的机器感9。另外，作为计算机界的龙头老大，微软对于人机交互技术的研究一直未曾停止过，在E32009大展上，微软公布了“NATAL”计划。这个计划的主要内容是设计出一个可以用头、手、足、躯干来控制游戏中角色的装置，从而使用户更酣畅地投身于虚拟世界，这个装置集成了包括摄像头、深度传感器、多点阵列麦克风以及一个可处理专用软件的处理器的各种感应组件。毫无疑问，微软这种“人性化”的人机交互技术必将给计算机产业带来又一次深刻的产业变革10。微软
31、研发的XBOX360视频游戏体感外设“PROJECTNATAL”，已于2010年圣诞假期期间发售。它是一款包括了RGB摄像头、深度传感器、多点阵列麦克风、定制处理器和微软的定制软件的产品。“PROJECTNATAL”不需要用户手持任何控制工具，而以3D的方式对身体的动作进行追踪，用户可通过动作和声音来控制游戏。同时，我们期待微软的下一个“NATAL”系列的产品会带给我们更大的惊喜。同时世界上一些知名的计算机公司也都在发展自己的人机交互技术，如索尼的“体感操作”，亚马逊的电子书阅读器。在未来学家杂志5/6月号刊登的一篇文章中，还对当前正在研发或者已投入商用的各类人机交互技术进行了介绍。其中包括大
32、家熟悉的触摸式显示屏、动作识别、语音识别、地理空间跟踪，这三种已投入商用，还有以下正在研究的人机交互技术柔性显示屏目前，世界上最大的网络书店亚马逊用一台叫做KINDLE的电子书阅读器揭开了电子书时代元年的序幕。超薄、超轻的柔性显示屏已经走出实验室，并将在未来的几年内进入市场。可能用柔性显示屏制造的能够随意折叠卷曲的电子书将会是我们未来的纸张。3D显示器3D技术在电影中的运用已经屡试不爽，特别是电影阿凡达通过3D技术带给了我们无以伦比的震撼。但2010年才算是真正的“3D元年”，索尼、松下等电子厂商纷纷宣布自己生产的3D电视机年内即可上市销售，相信在不久的将来，我们就可以将3D影像从电影院搬进客
33、厅。视网膜显示器视网膜显示器能够通过低强度激光或者发光二极管直接将影像投射到使用者的视网膜上，具有不遮挡视野的特点。触觉交互触觉交互已成为人机交互领域的最新技术，其可借助人的触感，产生一种虚拟现实的效果。触碰可以产生多种不同的感受，包括轻碰、重碰、压力、疼痛、颤动、热和冷，因此人工模拟这些感受的方式也各异。可触式（实体）用户界面可触式（实体）用户界面是自然用户界面的一种，这种设备的奇妙之处在于，它集合了多种功能于一体，比如手机、照相机、遥控器等，并且会随时“变身”，而这完全取决于用户抓握它的方式。无声语音（默读）识别通过默读识别，使用者不需要发出声音，系统就可以将喉部声带动作发出的电信号转换成
34、语音，从而破译人想说的话。但该技术目前尚处于初级研发阶段。在嘈杂喧闹的环境里、水下或者太空中，无声语音识别是一种有效地输入手段，有朝一日可被飞行员、救火队员、特警以及执行特殊任务的部队所运用。眼动跟踪眼动跟踪的基本工作原理是利用图像处理技术，使用能锁定眼睛的特殊摄像机连续地记录视线变化，追踪视觉注视频率以及注视持续时间长短，并根据这6些信息来分析被跟踪者。越来越多的门户网站和广告商开始追捧眼动跟踪技术，他们可以根据跟踪结果了解用户的浏览习惯，合理安排网页的布局特别是广告的位置，以期达到更好的投放效果。电触觉刺激通过电刺激实现触觉再现，可以让盲人“看见”周围的世界。仿生隐形眼镜几十年来，隐形眼镜
35、一直被用来矫正视力，但是目前，科学家希望将电路集成在隐形眼镜的镜片上，制造出功能更强大的超级隐形眼镜，佩戴者不但可以拥有将远处物体“拉近放大”的能力，显示出全息图像和各种立体影像，而且还可以取代电脑屏幕，让用户随时享受无线上网的乐趣。人机界面也可以被称为“脑机接口”，它是指在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与计算机之间建立直接连接的通路，这样用户可以不通过直接的语言和行动，从而使大脑的所思所想借由这条通路向计算机传达。1142国内人机交互现状考察与分析我国人机交互研究和产业已经有了明显的进展。在人机交互技术方面，我国的研究人员做出了不少优异的成绩（1）中国科学院研究的“汉王笔”手写汉字输入系统
36、能识别27000多个汉字，当用非飞草写汉字、以每分钟12个汉字的速度书写时，识别率可达到998，目前我国约有300万书写汉字识别系统的用户；（2）在中文语音识别方面，IBM/VIAVOICE连续中文语音识别系统已经广泛应用于OFFICE/XP的中文版等办公软件和应用软件中，在中文语音识别领域产生了重要的影响；（3）在1995年,由北京大学、杭州大学、中国科学院软件研究所承担的国家自然科学基金重点项目“多通道用户界面研究”是当时我国最大的HCI项目,由计算机科学家和心理学家的通力合作研究,探索了多通道用户界面的模型、设计、实现、评估和应用,取得了重要的成果。（4）在笔式交互技术研究中,中国科学院
37、软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室在笔式交互软件开发平台、面向教学的笔式办公套件包括课件制作、笔式授课、笔式数学公式计算器、笔式简谱制作等、面向儿童的神笔马良系统的开发应用方面均有出色的工作,其中不少已经实用化、产品化；（5）北京大学人机交互和多媒体研究室对互联网环境下的MMI和手持移动设备的MMI进行了深入的研究,通过对所开发的网上购物的多通道界面的NETSHOP原型系统、移动导游系统TGH、多通道用户界面原型系统FREEVOICECAD等用户评估,表明语音通道和笔通道或指点通道的结合,可有效地提高交互的效率和用户的满意度12。从以上事例可以看出我国人机交互技术正在蓬勃发展，但是其它
38、人机交互技术强国相比，仍然存在着很大的差距。因此，我国应该加大对人机交互技术研究投入的力度，大力培养人机交互人才，同时加强企业界与学术界之间的交流合作，与国际人机交互技术研究接轨，开创我国人机交互的新气象。5关于人机交互技术发展规律的探讨人机交互技术发展到如今已经取得了令人震惊的成绩，从以上对人机交互技术历史的回顾和现状的概况，我们可以看出人机交互技术的发展具有以下规律51从“以计算机为中心”向“以用户为中心”转变逐渐减轻人们学习和使用计算机的压力，在计算机出现的早期，通过使用计算机语言与计算机交流，而计算机语言的学习是非常枯燥的，一般的非专业人员很难掌握，7这也造成了计算机不能得到普及。随后
39、出现了图形界面和鼠标，图形界面比文字更为直观，对图形的理解不受国界限制。“菜单选择”大大减轻了学习者的记忆负担，易学易用。图形界面是人机交互技术中的重大进步，是“外行”易于与计算机对话的关键。以后又随着文本、图形、图像、声音等多种媒体的出现，人对计算机使用的学习也变得更加灵活方便。如今的虚拟现实技术将使人们可以运用现实生活中的学习方式，实现与计算机的交互。人机交互技术的最终目标将是，人不用学习就能实现与计算机的自然交互，甚至有可能是计算机为了更好的适应我们的使用，而向我们学习。52技术的交互性在逐渐增强从计算机语言，图形界面技术，多媒体技术，虚拟现实技术的一系列演变中，我们可以看出人与计算机的
40、交流越来越变得人性化，计算机也在从一台纯粹的机器向“人性”的机器转变。人与计算机之间不再是一种单纯的操作与被操作的关系，计算机能与人进行一些简单的交互。超文本的信息存储与管理技术使人们查询信息的交互更加灵活方便，电子书籍、因特网上的WWW等是成功地应用超文本超媒体技术的实例。特别是二十世纪末以来，人们已不再满足于单纯的操作机器，希望计算机变得有“感觉”，于是虚拟现实技术开始发展起来，虚拟现实VIRTUALREALITY,简称VR的目标是用计算机技术生成一个逼真的视觉、听觉、嗅觉、触觉等虚拟的模拟真实世界的环境,使操作者产生亲临其境的感觉。传统的计算机交互方式中，人虽然也可以通过屏幕窗口与虚拟的
41、环境进行交互并改变窗口中的内容，但这虚拟环境是在计算机中，而人则在环境之外。VR系统将操作者置于信息环境的包围之中，成为了内部参与者，从而忘记了所处的是虚拟环境。另一方面，计算机从被动地听从我们的指令行事，转变成根据预设标准代替我们的行动，也就是所谓的计算机代理人，这个构想随着计算机性能尤其是多核心处理器的发展，正在逐步实现。53输入和输出信息的方式在逐渐变化在人与计算机的交互中，交互终端、键盘、单色显示器、光笔等都是很普遍的交互技术，命令语言与功能键是它们主要的输入方式，它们的表达功能强，至今仍是专业工作者不可舍弃的交互方式。但是人的记忆负荷重,且敲键难免出错，普通人感到不便，这种交互技术应
42、用不普遍且交互性不是很强，非专业人员难以使用。70年代中后期研制出的图形界面，形成了以窗口WINDOWS、菜单MENU、图符ICONS和指示装置POINTINGDEVICES为基础的图形用户界面，也称WIMP界面。要控制的对象在屏幕上有一个代表仿真表示，人用鼠标或键盘对它操作，即以动作代替了复杂的语法，且可立即看到作用的效果反馈信息，因而称为“直接操纵界面”。80年代以来多媒体技术发展迅速，即计算机的输出形式不再限于单一的文本，而是文本、图形、图像、声音等多种媒体的集成。它提高了计算机到人的通讯带宽，有利于人同时处理多件任务。到如今，正在转变成初以传统的键盘、鼠标等的输入方式外，另外还有手势、
43、语音、触感等输入机制辅助。54越来越与与日常生活密切联系人机交互技术的发展使得计算机从桌面逐渐融入我们的日常生活，人机交互技术的应用领域也变得越来越广，医疗保健、能源、教育和环境保护等都能看到它的身影。8计算机已经不再是单纯的工程和科学工具，当今及未来的技术，将确保我们在任何的地点、任何的时间与计算机进行无障碍的交互。6对未来人机交互技术的展望创造计算机的目的当然是为人类服务，因此计算机应该朝着更好的为人类服务的方向发展，这就不单纯是操纵计算机的问题，因为操纵只是单方面，而我们所研究的人机交互是双方面的，即计算机能够“理解”人类的各种语言指令，同时计算机的反应能够被人类所认知。计算机所蕴含的潜
44、力是无穷的，我们现在仍然处于非常初级的阶段，计算机能为我们做的事情并不太多，当然计算机技术在飞速发展，我们也不能奢望所有的愿望能马上实现，这是不现实的，我们需要时间去研究计算机，去开发它的潜力。未来的人机交互具体如何我们并不知道，因为未来是不确定的，但是我们知道未来的人机交互必然能够实现人与计算机的自然交流，即自然人机交互模式，它是以直接操纵为主的、与命令语言特别是自然语言共存的人机交互形式。未来的人机交互模式就是用户自由，人与计算机的交流不受地理、时间、语言等的限制。人们不用为如何学习使用计算机而苦恼，因为计算机的使用是以用户为中心的，即计算机适应用户，而不是用户适应计算机。61关于人机交互
45、技术发展趋势的探讨从虚拟现实和多通道用户界面近几十年的迅速发展，我们可以看出人机交互技术的发展趋势是追求“人机和谐”的多维信息空间和“自然交互方式”的风格，同时通过上文研究人机交互技术的发展状况，可以得出人机交互技术的发展具有以下趋势611围绕“以用户为中心”的人机交互形式进行设计未来的人机交互技术将围绕“以用户为中心”的人机交互形式进行设计，使计算机适应人的需求，甚至计算机具备向人类学习的能力，从而用户不需要为学习如何使用计算机而苦恼，因为这已经是计算机的任务了。目前，较为流行的多通道交互技术已经体现了“以用户为中心”的思想，并受到用户的喜欢。因此，人机交互技术不是为了提高用户的体验，而是要
46、适应用户的需求，设计用户需要的人机交互技术。612技术的交互性明显增强基于对自然人机交互模式的追求，未来的人机交互技术必然增强人与计算机的交互性，使人与计算机的交互更加贴近现实中人与人的交往。毕竟，人不希望与呆板的机器进行交流，而希望其具有人性的一面，能体会“主人”的心情，与用户进行“谈心”，甚至成为用户的朋友。只有这样的交互才会有趣，才会得到用户的赞许。613人与计算机交互的现实感增强未来的人机交互技术必然使得人与计算机交互的现实感增强，计算机可以对我们生活的环境甚至人进行模拟，人与自身生活环境的交互可以通过人与计算机交互实现。例如，你生活在中国，想游览美国的白宫，有什么方法可以让你足不出户
47、就游览整个白宫呢我们可以让计算机模拟白宫的环境，让你在家就可以享受这个旅程，甚至还有虚拟导游向你介绍白宫的每个地方。仍而，虚拟现实技术目前还不成熟，还不9足以给用户模拟逼真的生活环境。所以对人与计算机交互的现实感的追求将不会停止。614输入信息的方式将会发生重大变化未来人机交互技术中输入信息的方式将会发生重大变化，在GUI技术中，以键盘和鼠标为代表的输入方式已经成为人机交互技术发展的瓶颈，而且，作为人身上的重要工具手，也被键盘和鼠标约束住了。因此，这种输入方式必将被取代，以动作、语音等为主的输入方式将会是未来人机交互技术中信息输入的主要趋势。在计算机交互中，以动作和语音为主的输入方式，不但给使
48、用者带来了便利，而且可以使用户产生更加人性的交互感。615应用领域将扩大随着以手持电脑、智能手机等为代表的计算机设备的微型化、随身化、嵌入化，未来人机交互将和我们的生活更加紧密的联系在一起。人机交互技术将应用到各个领域，那些只能在电影看到的高科技，在未来的世界中将随处可见。62关于人机交互技术发展方向的设想以上是我对人机交互技术发展趋势的一些认识，基于以上的探讨和全世界目前对人机交互技术的研究，我认为以下三种人机交互技术将会是未来人机交互技术研究的重点方向621口语交互技术自然人机交互模式的实现还需要很长的一段时间，在这中间我觉得计算机与人类之间的口语交互最为基本，毕竟在现实生活中，口语的交流
49、在人与人之间的相处中是最为重要的一种交流手段，当然要想实现自然人机交互模式，口语交互技术的实现就显得尤为重要，能够直接与机器交谈的能力在很多领域都会具有巨大的应用潜力。语音识别系统的使用将使我们的双手得到“解放”，那些需要我们双手操作的事情，如烹饪、手术、修理、开车等都将变得异常简单，因为我们只要一句话就能让这些事情由机器帮我们实现。而且，在我们的现实生活中语音识别技术已经被广泛的应用，例如呼叫路由、家庭自动化、语音拨号以及数据录入等服务都受益于语音识别技术。同时语言对语言翻译器也已经开始进入市场，也许再过几年，那些经常在不同国家穿梭的国际旅行者将不用再为不懂当地的语言而烦恼了，因为那是我们能使用全球通用的实时翻译器，翻译当地的语言。我把口语交互定义为人与计算机之间的无障碍对话交流，但如今我们能实现的只有语音识别，即听写机，它包括大词汇量、非特定人、连续语音识别系统，在对话系统方面受日进技术的限制，其应用主要有旅游查询、订票、数据库检索等，而且这种识别并不是智能的，而是将事先设计好的口语存储起来，遇到特定的事件就被激发，从而只能实现一些特殊的口语交互，但这已经是一大进步。现实生活中，在人与人之间进行口语交流的时候，涉及到对语言文字的组织，而我们人类语言文字的组织能力是在日常学习生活中建立起来的，这是否意味着计算机需要具有学习的能力或者说我们可以设计出某种程
