自然人机交互

普适计算以人为中心的特点迫切需要和谐、自然的人机交互方式，即，能利用人的日常

技能进行交互、具有意图感知能力，与传统的人机交互方式相比，它更强调交互方式的自然性、人机关系的和谐性、交互途径的隐含性、及感知通道的多样性。普适计算环境中，交互场所将从计算机面前扩展到人们生活的整个三维物理空间，交互方式应适合于人们的习惯并且尽可能不分散用户对工作本身的注意力。和谐自然的人机交互是实现普适计算环境，使其脱离桌面计算模式的关键所在。

2.3. 无缝的应用迁移

计算实体与用户在物理空间中的高度移动性是普适计算环境的一个重要特征。为了实现

能“随时随地”为用户提供透明的数字化服务，必须解决无缝的应用迁移这个核心问题，即随着用户的移动，伴随发生的任务计算必须一方面保证持续执行，另一方面任务计算可灵活地无干扰地移动。“移动计算”的研究以解决物理链路层面上可靠的移动互联为目标，而无缝的应用迁移则需在“移动计算”的基础上，着重从软件体系的角度解决由于计算实体与用户的高度移动带来的服务级的计算移动与软件流动。

2.4. 2.4. 上下文感知

普适计算环境最终必须有自适应、自配置、自进化的能力，所提供的服务能和谐地辅助

人的工作，最大程度地减少人对行为方式及环境的关注，而把注意力集中在人所要完成的工作本身。为此，系统首先必须知道整个物理环境、计算环境、用户状态等方面的静态和动态信息，即上下文(context)。只有具有上下文感知能力，才有可能根据具体情况采取最合适的动作自主、自动地为人们提供透明式的服务。为此，需重点研究上下文感知技术，包括上下文的采集、建模、推理及融合等。上下文感知技术是实现服务自发性和无缝移动性的关键。

2005 年国家自然科学基金委同时资助了两个以普适计算为主题的重点项目“普适计算

的关键理论与技术研究”和“普适计算研究－手语无障碍信息服务的普适计算”，分别

由上海交通大学、浙江大学、香港大学联合获得，以及北京工业大学、中山大学、中科

院计算所联合获得。

国家自然科学基金委在 2004 年与2005 年两年中还资助了四个面上项目，分别为：

浙江大学的“普适计算中的网格接入：轻量级Portal、动态协同及语义支持”(2004)

北京大学的“普适计算中基于上下文感知的个性化智能人机交互研究”(2004)

西安交通大学的“基于普适环境的上下文感知共享模型研究”(2005)

浙江大学的“面向普适环境的协同编辑中若干基础问题的研究”(2005)

5.2. 自然人机交互

随着普适计算中信息空间与物理空间的融合，人与计算环境的交互将从计算机面前扩展

至人们生活的整个三维物理空间，人之活动场所，时时处处皆有交互。在普适计算环境中，人机交互的目标是利用人们的日常技能与习惯进行交互，同时尽可能不分散用户对工作本身的注意力。终极目标是使得人与计算环境的交互变得和人与人之间的交互一样自然、一样方便。

3）基于视觉的交互

虽然人们可不利用视觉进行相互交流沟通，如，仅通过谈话或仅用文字，但人们通常更

乐于面对面地沟通，原因在于，通过相互所见，沟通可变得更加丰富、更加直接。人的意图和情感通常都是通过行为以及一些形体的微小变化而表现出来，肢体语言如表情、点头、个性化手势、身体移动方式、眼神等都是人与人沟通的重要信息，这些都是人与人交互的重要组成部分。

通过视觉通道感知人的行为与意图，是自然人机交互必然要追求的目标。基于视觉的交互，重点即在于让计算设备也能感知人们通过行为、肢体语言等视觉通道表达出来的意图、情感等高层个体化信息，其远期目标是能理解人们在日常生活中的任何活动与行为，从而使得人的任一动作与行为都成为交互的一部分，达到无时无刻、无处不在的实时感知。

由此可以知，基于视觉的交互其核心在于解决计算设备的视觉通道输入问题。基于视觉

的交互可通过多种计算机视觉技术实现交互的视觉通道输入[39]，当前的研究热点包括：存在与位置判别：场景中是否有人？多少人？具体位置在哪里？

身份识别：用户到底是谁

视线跟踪：用户正在看什么?

姿势识别：在语义上理解头/手/人运动的具体含义。

行为识别：用户正在做什么事情？

表情识别：用户当前的情感状态如何？高兴还是沮丧？愤怒还是哭泣？

5.4. 上下文感知

由于普适计算系统运行在极其动态和异构的计算环境中，智能实体需要能够感知环境变化，并根据动态场景自适应地调整服务状态。上下文感知计算（context-aware computing）即指能够根据上下文的变化自动地作相适应的改变和配置，为用户提供合适的服务

在上下文感知计算中，有四个主要问题：上下文信息的获取、上下文信息的建模、上下9

文信息的管理、上下文信息的推理。

当前上下文获取中研究最多的是如何获取设备和用户所处的位置信息。了解设备和用户

的位置，非常有助于我们提供更有针对性的服务。这种对位置信息的获取被称为位置感知。位置感知目前已成为普适计算领域中一个非常活跃的研究方向，UbiComp’05录用的22篇论文中有8篇是关于位置感知[4]，占三分之一，其热门程度可见一斑。当前已有多种技术与设备解决不同条件下的位置测定与位置信息的跟踪，如使用红外线、无线射频、超声波、计算机视觉技术等[23]。

6. 面临的挑战

随着研究的不断深入，普适计算正面临着更深层次的技术需求。围绕人活动行为的“随

时随地”与“以人为本”是普适计算理念中最关键的两点。随着用户活动的时空范围的扩大，普适计算环境将表现出前所未有的动态性、异构性以及多样性、设备的种类繁多、彼此功能和能力各异、网络通信协议多样、资源状态动态变化等等都要求系统能够自动做出适当调整以继续服务。因此，用户的高度移动性将对普适计算带来多重挑战：

（1）迫切需要一种比智能空间更为自然、有效的、具有高度流动性的普适计算模型，在该信息化生活服务环境中，应直接以人为中心，在任意时刻，所需服务都会像影子

一样以最佳方式出现在用户身边；

（2）上下文的建模及其感知目前还处于比较浅的层次，而对时序、空间、多尺度上下文的建模并进行深入的加工处理，提供对用户高度流动性的支持，是当前极为迫切的

问题。如何对上下文深层次多尺度的建模，使用新的分析组织使用手段，以便更好

的减少普适计算中对用户的干扰，是当前极其重要的研究课题；

（3）人机交互理论和技术需要突破。目前的计算技术不是以人为中心的，其交互方式不是自然的。普适计算从根本上改变了人使用计算机的方式，要使计算机服务于人，

提供新型的、行为感知理论和技术具有重要意义，在这一方面，目前的研究成果还12

不能满足需要。

（4）为满足普适计算环境中对用户无缝的应用迁移、无线、Ad-Hoc 方式、上下文驱动和非连续性服务QoS 保障等方面的要求，迫切需要构建一种自适应的、高度动态、强

可扩展性的、支持无缝移动性的、更加有效的软件基础设施。

普适计算已成为继桌面计算后的又一次计算模式的革命。欧美各国的政府、学术界、工

业界都已高瞻远瞩地投入了巨大的人力、财力进行相关研究。但是与国外普适计算的科研水平相比，我国尚有很大差距，原因是多方面的。第一，普适计算本身是建立在移动计算、无线通讯、嵌入式系统、人机交互、数据管理等众多领域基础上的一种全新的计算模式，基础要求较高，尤其需要多学科交叉与合作；第二，普适计算也是实践性很强的学科领域，它需要一定的产业基础，需要与工业界的交流与合作；第三，普适计算所涉及的一些关键技术需要较为长期深入地研究，更需要一些有远见的有力度的科研投入。变革也是一种机遇，我国的计算机界和产业界有必要、也完全可能在此领域中做出高水平的研究成果，从而在普适计算时代到来时掌握主动。__

普适计算的现状与趋势（转载）

技术讨论2008-10-25 20:39:29 阅读67 评论0 字号：大中小

随着计算机、网络等技术的蓬勃发展，信息技术的软件和硬件环境均发生了巨大的变化，这种变化使得由通信和计算机构成的信息空间与人们生活和工作的物理空间逐渐融为一体。在这种背景下，普适计算应运而生。南开大学计算机系教授辛运帏博士等对国内外普适计算的现状与趋势，以及天津普适计算研究的切

入点进行了分析。

一、普适计算的提出

普适计算(Pervasive Computing)也称无处不在计算(Ubiquitous Computing)，它集移动通信技术、计算技术、小型计算设备制造技术、小型计算设备上的操作系统及软件技术等多种关键技术于一体，通过将普适计算设备嵌入到人们生活的各种环境中，使通信服务以及其它基于信息网络的各种“以人为中心”的计算和信息访问服务在任何时候、任何地点都成为可能，许多计算设备通过全球网络为使用者提供更加人性化

的服务。

普适计算技术彻底地改变了“人使用计算机”的传统方式，让人与计算环境更好地融合在一起，在不知不觉中达到“计算机为人服务”的目的。普适计算技术以人的需求为中心，从根本上改变了人去适应机器计算的被动式服务思想，强调用户能在不被打扰的前提下主动、动态地接受网络服务。它改变了计算只局限于桌面进行的传统，使用户能以各种灵活的方式享受计算能力和系统资源。它将计算嵌入到人们的日常生活中，实现任何地点、任何时候、任何人都能访问任何信息的交互，能在真正意义上实现以人为本的生活

方式。

二、普适计算体系结构

普适计算体系结构主要包括普适计算设备、普适计算网络、普适计算中间件、人机交互和觉察上下文计

算四个方面。

1．普适计算设备：一个智能环境可以包含不同类型的设备，如传统的输入输出设备、无线移动设备和智能设备。理想状态下，普适计算应该包括全球范围内嵌入的具有主动或者被动智能型的每一个设备，能够自动搜集、传递信息，并且根据信息采取相应行动。

2．普适计算网络：随着计算机软硬件技术的发展，普适计算设备的数量将成倍增长，这对现有技术提出了更高的要求。除了扩展基本结构以适应需要之外，全球化网络也必须修改现有的应用来完成普适计算

设备到现实社会系统的集成。

3．普适计算中间件：除了分布式计算和移动计算，普适计算还需要中间件来完成网络内核与运行在泛化设备上的终端用户应用程序之间的交互。普适计算中间件应从用户的角度出发协调网络内核和用户行为

间的交互，并且保持用户在泛化计算空间的自然感。

4．人机交互和觉察上下文计算：普适计算使计算和通信能力无处不在的融合在人们生活和工作的现实环境中，人机交互的不可见性是必需的。因此，普适计算提出了一种新的人机交互方式——蕴涵式人机交互，它需要系统能觉察在当时的情景中与交互任务有关的上下文，并据此做出决策和自动地提供相应的服务。普适计算模式下上下文将随任务而变化，而且由于工作环境是现场，其中的背景情况不但复杂而且是

动态变化的，使上下文的动态性问题更加突出。

三、应用领域

普适计算最重要的应用方向就是各类信息终端产品。普适计算的应用概念最早被IBM公司提出，其目标就是发展更具实用意义的各类信息终端产品，从而真正实现电子商务向信息终端产品的延伸。随着人们对信息服务的需求越来越多样化，信息终端产品的形式也将多姿多彩，功能越来越完善，并且在一个小设备

中往往集成多种功能。

智能空间也是普适计算的重要运用，如智能会议室、作战指挥室、智能教室、能照料老人的智能家居等，它们将极大改变人们未来的生活方式，使人们学习、生活变得更加美好，工作效率更高。数字家庭能通过家庭网关将宽带网络接入家庭，家庭内部的网络可以是无线或有线的。在家庭内部，手持设备、PC或者家用电器通过有线或者无线的方式连接到网络，从而形成了一个无缝、交互和普适计算的环境。

普适计算的的第三个应用领域是普遍信息访问，就是使用户能够在任何时间和地点，以任何方式访问到他们认为有用的信息。由于普适计算系统中的信息设备可随身携带，因此当这样的设备进入到新环境中时，它能自动地发现环境中可用的资源和服务，并与它们进行交互，从而给用户提供方便的服务。

普适计算的另一个应用领域是商业识别用RFID芯片。RFID芯片可代替现在商品上的条形码，它不仅能够提供商品的价格、名称，还能够提供更多有用的信息。例如药瓶上的芯片可以给消费者提供药厂的相关信息、药品的成份、药品的适用症、药品禁忌等，水果蔬菜上的芯片还可以提供农药的喷施情况及残留情况，贴在衣服上的芯片可以提供衣服的材料、产地、规格等等。

四、发展趋势

普适计算描述了具有丰富计算资源和通信能力的人和环境之间关系的场景，这个环境与人们逐渐地融合在一起。它把计算机嵌入到各种类型的设备中，建立一个将计算和通信融入人类生活空间的交互环境，从而极大地提高个人的工作及与他人合作的效率，但这种能嵌入的计算机不再是传统意义上的计算机了。随着微电子工艺的发展，电子设备越来越向微小型化发展，同时它的价格也越来越低。这使得将微小型计算

设备嵌入到环境中成为可能。

普适计算所需的软件技术也基本成熟，而在基于自然语言理解的普适计算环境中，人和计算机的交互将更加自然，使得普适计算环境更人性化。人机交互研究也将是普适计算研究的一个重要领域。

普适计算的计算机网络正在形成以互联网为核心，以多种无线网以及移动网为接入的更加广泛的异构集成网络。计算机网络协议功能更强，以满足不同数据通信特点的应用，同时IPv6的应用会大大增加网络地址范围，在可预见的未来为每个设备提供网络地址。从网络带宽上来看，有线主干网逐渐采用光纤，802.11、蓝牙(Bluetooth)逐渐成为无线局域网的常用标准，移动网正在向3G、4G甚至5G演变。这些情况表明，一种高带宽、覆盖全球的统一网络，即无处不在网络(Ubiquitous Network)正在形成。这种网络可允许任何具有IP地址的设备上网，任何上网设备都可享受网络服务。

为适应普适计算环境下各种设备上网的需求，面向21世纪的嵌入式系统要求配备标准的一种或多种网络通信接口，嵌入式系统将不再是“信息孤岛”。针对外部联网要求，嵌入设备必需配有通信接口，相应需要TCP/IP协议簇软件支持；由于家用电器相互关联及现场设备的协调工作等要求，新一代嵌入式设备还需具备IEEE1394、USB、CAN、蓝牙等通信接口，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱

动软件等。

普适计算是对计算模式的革新，对它的研究虽然还刚刚开始，但是它已显示了巨大的生命力和深远的影响。普适计算的新思维极大地活跃了学术思想，推动了对新型计算模式的研究。目前已出现了许多诸如平静计算(Calm Computing)、日常计算(Everyday Computing)、主动计算(Proactive Computing)等新的研究

方向。

南开大学计算机系教授辛运帏博士等对国内外普适计算的现状与趋势，以及天津普适计算研究切入点进行

的分析。

五、国内目前的研究进展

目前国内非常重视普适计算的研究，并将其列入国家自然科学基金委信息科学部2003年资助的18个重点项目之一。国内的研究主要在普适计算环境中间件、普适计算中私有信息保护问题、普适计算环境的协调管理、软件结构、觉察上下文计算、人机界面几方面展开，各主要研究机构都在积极开展有关普适计

算的研究。

中国科学院软件研究所正开展“无处不在计算环境下智能人机交互研究”，它从计算智能和分布式认知心理学着手，研究通过计算智能来处理人机交互的上下文信息感知问题，建立无处不在计算环境下人机交互动态行为的描述方式和用户意图获取模型。自动化研究所也有一些相关的研究，如对无处不在计算环境中的身份鉴别与行为理解的研究，对人脸、指纹、虹膜、笔迹、步态等的识别来进行身份鉴别，支持人脸跟踪，研究智能机器人自然语言交流，同时在手写体识别、语音识别方面都有不错的研究成果。计算所在高性能计算和网格技术的研究方面也取得了显著的成果。心理所对注意维度转移进行了一系列的相关研究。

清华大学从人机系统对无处不在计算开展了工作，着重研究人和计算机一起工作的方式和技术，从人机系统的层次研究人机交互。交互与媒体集成研究所对普适计算展开了研究，比较著名的有Smart Class项目。该项目将普适计算和远程教育相结合，建立智能远程教室。在智能教室中，教师的操作包括调用课件、在电子黑板上作注释、与远方的学生交流等。系统能根据对教师动作的理解，在不同的场景下向远方的学生转发相应的视频镜头或电子黑板内容，并自动记录上课的内容。

北京大学成立了普适计算实验室(Ubiquitous Computing Laboratory)。目前开展的研究侧重在开发和设计通用的信息访问和传送平台，存在论工程(Ontology Engineering)和基于存在论的语义网页(Semantic Web)，自适应代理(Adaptive Agent)系统的结构，应用于科学、工程和国防的基于知识的系统。

六、天津普适计算研究的切入点

普适计算研究内容主要包括两个方面：自然的人机交互和网络计算。目前极需要搭建一个普适计算实验研究环境，这是研究的基础和前提。该环境要求高速、可靠、稳定、大容量、网络化、智能化、个性化并重，并解决网络接入问题。同时选择普适计算中的几个关键技术展开研究，研究在嵌入式计算、无线通信和分布式计算技术的支持下，把由计算和通信结点及系统组成的信息空间与人类生活的物理空间集成为和谐的人机交互信息环境的理论和技术，并以此为基础带动相关研究。所有这些研究可为天津数字化城市的建设打下必备基础，同时使得天津能在国内普适计算研究中处于较领先的地位。结合天津的实际情况，可

以选择下面几个方面作为研究的切入点：

1．智能普适计算设备及其支撑软件。重点开展应用于普适计算环境中手持普适计算设备的研究，特别是通用性强、功能完备、体积小、功耗低的智能设备的预研，并带动相关产业的发展。保留目前智能卡等产品的方便性，并根据实际需要扩展完善功能，满足无处不在的使用要求。借鉴目前各种卡类系统及“一卡通”项目研究中已经取得的成果和经验，开发配套的应用系统，提高工作效率，改善生活方式和质量。结合嵌入式设备的开发，提升面向行业的嵌入式软件自主研发能力，形成行业标准与规范。

2．人机交互理论。重点开展人机交互方式的基础性研究。智能普适计算设备使用的前提是人机交互瓶颈的根本突破。目前普适计算的研究还停留在实验室范围内，虽然取得了一些成果，但还没有形成统一的、规范的普适计算体系结构，其最大的问题之一就是还没有解决其中的人机交互问题。人机交互的研究重点是上下文感知和人与普适计算交互的环境。应重点研究新的人机交互模式，突破传统的“人使用计算机”的模式，尽量采用自然、和谐的手段，将人与计算机共同包融于计算环境中，在自然语言理解、认知感知、

知识理解等理论方面有所突破。

3．网络环境的搭建。普适计算得以实施，其前提是要建立一个比较完备的基础网络设施，形成一个良好的网络环境，包括有线网络及无线网络。由于普适计算设备的数量庞大，并且需要有识别及定位功能，所以需要研制新一代的网络设备，包括建设Ipv6网络，研究网络协议及操作系统对可移动性的支持，重点解决带宽问题(这需要巨大的无线带宽)和网络接入问题，以满足实时的、快速的、大数据量的信息传输需

要。另外网络安全等问题也是不能忽视的。

4．软件方法研究。普适计算是一种新的计算模式，其基础性、战略性、前瞻性和重大关键共性的软件研发技术是另一个受关注的热点。在一个无所不包的环境中，集中式数据中心研究、数据标准的制订、软件体系架构及软件系统开发方法等应成为首要研究目标。

5．中间件产品系列研究。普适计算环境中的设备多为异构的，且数量庞大，将这些设备无缝集成仍具有很大挑战。考虑到大量日常和消费类设备的接入，以及设备智能程度的差别(如实验室的PC机与街边

的自动售货机)，开发普适计算系统的中间件显得愈发急迫和必要。中间件技术是解决产品异构的一个很好途径，可以屏蔽设备的不均衡性，是目前研究的热点。

文章来源：https://www.360docs.net/doc/2116977016.html,/rdjj/rdjj_68.html

2感知用户界面综述

MBPUI是感知用户界面的一种重要形态，具有感知用户界面的基本特征。了解

感知用户界面是进行MBPUI设计和开发方法研究的前提。本章力图对感知用户界

面的概念、组成、交互隐喻、基本特征和相关研究进行系统地分析和论述。

2．1感知用户界面概述（博士论文-基于运动的感知用户界面模型及其应用）

感知用户界面概念由MatthewTurk在上世纪八十年代末提出[32】。Turk指出：

二十世纪八、九十年代期间人机交互技术几乎没有根本性的突破，大部分研究工作都

集中在6UI方面。虽然GUI／WIMP为用户提供了一个稳定、统一的界面，但是以移动

指针、点击、键入为主要交互方式的WIMP界面从长远来看很难满足未来各种形式、

各种情景下交互应用的需求，也不能体现自然交互、无处不在的计算等用户界面发展

的趋势。人类最为自然的交互方式就是与其它人或与现实世界的交流、互动，人们通

过自身的感知和活动能力、社交和生活常识来完成这一切。因此用户界面的终极形

态将以人与人、人与现实世界的互动为原型，在人类自然、社会能力的基础上建立直

观、自然的交互方式。

感知用户界面是一种以人与人及人与现实世界之间的交互活动为原型的高度

互动、多通道的用户界面；它的目标是让人机交互和人与现实世界的互动变得一致，

从而达到直观、自然的交互境界。这种互动或交互可以通过语言进行，也可以通过其

它方式进行。感知用户界面全面、充分地利用了人和计算机的感觉、知觉及思维推理

能力【32】。

相对于传统的WIMP用户界面，感知用户界面有着一系列优势：

·由基于命令与反馈的WIMP模式向更自然、更具表现力的对话模式转变

·彻底摆脱对键盘和鼠标的依赖

·为用户界面加入自然、社会能力，使之易学或无需学习

·适用于更为广泛的用户群体及更多类型的计算机应用

浙江大学博士学位论文

·以用户为中心，而不是以设备为中心

·注重透明的、非侵入式的感知

4．2．3 MBPUI交互设计原则

根据MBPUI的交互特征，本文在传统可用性原则及交互美学设计方法的基础上

提出了MBPUI交互设计原则，用于指导MBPUI应用的设计与开发：

1．选择合适的交互应用

MBPUI采用运动传感器进行运动感知，其本身具有自包含性，无需外部传感设

备的辅助，而且鲁棒性好、数据处理相对简单、对计算性能要求不高和运动采集

的独立性，因此除移动平台(如手机、PDA等)外，也可用于公共空间的多用户交

互应用和桌面系统。由于运动传感器属于用户侵入式设备，所以MBPUI应用

的用户的主动参与积极性应该相对较高，监控等用户被动感知的应用不适合采

用MBPUI。

2．选择合适的交互内容

运动感知作为一个感知交互通道只适用于传递一定的交互内容。在艺术创作中，形式与内容应该相互一致，交互设计同样如此。只有交互形式和交互内容相匹配才能得到理想的效果，否则只会适得其反。例如，采用手势来进行文字输入显然费力又低效，而通过动作控制角色进行网球游戏就自然、有趣得多。3．以生活中的运动为原型

以人们在现实生活的运动为原型设计交互方式，也就是用与生活中相似的动作传达相似的信息。其中，现实生活包括自然生活和社会生活两方面。在自然生活中人们需要行走、拉开抽屉、敲门等；在社会生活中人们相互点头致意、挥手道别，包括一些不同地区、不同文化、不同民族特有的具有社会含义的动作，如中国传统的抱拳作揖等。从现实生活中获取运动原型充分利用了人们已有的

生活常识和经验，既能使交互变得更为自然，又可以减少学习的时间。

信息组织人机交互

人机交互人机交互是研究系统与用户之间的交互关系的技术机制。通过机器的输入，输出设备，以有效，简单的方式实现用户与机器的互动。所以人机交互系统可以是各种各样的机器设备，也可以是计算机程序化的软件与人之间的交流机制。用户可以通过人机交互系统方便，简易地实现对复杂程序，软件和系统的运用和操作控制（人机交互系统能够使用户更加方便快捷地进行操作）。传统的交互设备一般都是计算机的硬件设备，例如：鼠标，键盘，触摸屏，显示器等。总之，人机交互是指用户与机器之间通过一定方法和语言交流信息以完成指定任务的过程。实现人机交互需要一定的交互设备。用户如何使用机器，怎样可以高效率地完成指定工作，需要一个良好的人机交互系统。而一个良好的人机交互系统需要设计形象生动的人机交互界面。何为人机交互界面人机交互界面就是系统面向用户的部分，用户可以通过人机交互界面与系统交流沟通，是计算机向用户提供的综合操作环境，是计算机系统的重要组成部分。通过人机交互界面，人们可以与计算机传递，交换信息。人机交互界面的设计应当从多个学科角度来进行。首先，设计人机界面应当了解用户的需求，要知道用户想实现什么功能，想怎样实现特定的目的，想怎样简单，准确地控制系统完成指定的任务。然后，需要结合社会需求和经验补充和扩展界面的功能。再可以考虑界面的风格，可以通过图形进行人机交互，用工业设计的方法和计算机技术结合实现人机交互的智能化。通过研究计算机技术，用户心理，社会经验，图形设计，工业设计等，人们可以改进人机交互的环境（人机交互界面）以实现更复杂的功能和提供智能化，人性化的服务。理论体系方面，人机交互需要从人的心理出发，更加强调认知心理以及行为学和社会学的某些人文科的理论指导。实践范畴方面，需从人机交互接口扩展开来，强调计算机对于人的反馈交互作用。其实，实现有效的人机交互还是需要借助优秀精良的人机界面。那么如何设计优良的人机界面呢首先，设计人员应当分析可用性需求。管理人员通过精选人员准备时间表和目标，建立和使用指导文档以及参与测试，可以促进大家对用户界面问题的重现。而设计者可以提出多个可供参选的备选设计方案，并对较好的备选方案进行下一步的开发和测试。设计者进行深入研究，对于哪些用户要完成什么任务以及用户与人物之间的关系，他们理解得十分透彻。明确目标有利于设计者实现这些目标。设计者设计人机界面应当做到以下几点： ①满足操作，控制和维护人员对性能的需求； ②将对操作人员的技能要求，知识要求和训练时间都降到最低； ③达到人与设备，软件组合所要求的可靠性； ④在系统中和系统间逐步建立一种设计标准；倘若人机界面设计的好的话，人机界面就好像消失了一样，从而使人机之间可以像人与人之间正常交流一样方便简单。其次，人机交互界面需要标准化，一致性和可移植性。所谓标准化就是不同的应用程序中共同的用户界面特征。一致性指应用程序中的通用操作语言，序列，术语，组件，布局，颜色，排版，样式等的统一。可移植性指在多个软件环境中转换数据和共享用户界面的潜在能力。第三，可用性度量。如果已经选择了充分的需求，保证了可靠性，提出了标准化报告，完成了时间进度和预算计划，那么开发者就可以将精力集中于设计与测试过程，多个备选的设计方案必须通过对多个特定用户群和多个特定的基准任务

谈谈自己对人机交互的认识

中南林业科技大学课程论文谈谈自己对人机交互系统的认识注：对号：正确、完整、详细、合理半对号：部分正确、不完整、不详细、基本合理错号：错误、缺失、较差抄袭一票否决

谈谈自己对人机交互的认识人机交互界面作为一个独立的、重要的研究领域受到了世界各计算机厂家的关注。并成为90年代计算机行业的又一竞争领域。从计算机系统的发展过程来看，人机交互界面技术还引导了相关软硬件技术的发展，是新一代计算机系统取得成功的保证。80年代已来，计算机的软件和硬件技术取得了较大的发展，同时，计算机的使用者也从计算机专家迅速扩大到了广大未受过专门训练的普通用户，由此极大地提高了用户界面在系统设计和软件开发中的重要性，强烈地刺激了人机交互界面的进步。人－计算机的交互作用是通过用户界面来实现的。我国在人机界面方面的设计与国际同类研究相比还存在较大差距。目前的研究仅仅着重于支持界面的软件和硬件，对界面本身还缺少深入的研究，用户界面的设计还没有成为软件设计中独立的一部分，也缺少新的人机界面设计技术。而另一方面，计算机科学的发展和计算机的普及应用却对人机界面的研究提出了越来越高的要求。进入九十年代计算机软件开发已进入了以开发软件工具和建立软件开发环境为目标的时代。作为支持人机交互软件开发环境的用户界面管理系统UIMS正日益受到人们的关注和重视。今后UIMS将有可能进入各类实际软件开发环境，成为继DBMS之后的又一个重要的软件开发环境和工具。根据当前发展情况，大概有一个现状和一个趋势能看得到，拿来和大家分享一下。HCI是偏向应用的，本质上还是多学科交叉的工程应用技术领域。从商业应用来看，HCI能做的方面有：软件、硬件、交互环境、互联网、生活应用、集成交互系统等。简单举例：软件，包括优良综合（功能）应用体验和用户界面硬件，包括脑波仪器、眼动仪、感应器（sensor）、移动通讯设备、信息终端、通用电子数码产品、等交互环境，如虚拟现实、三维模拟场景、民用交通工具驾驶环境、军用飞行器/车辆/设备操纵环境、等互联网，包括网站的设计和功能，用户体验的提升和评估，网络产品的用户体验，互联网与通讯网与人际网络的重合研究，等生活应用，包括智能住宅（Smart Home），以及一些家用装备的交互功能和体验设计集成交互系统，如车站港口机场的信息导航设计、功能和体验设计评估与监控，大型复杂操作环境的体系交互设计与评估等其实能做的特别多，当然成就与否在于我们有怎样的思路和做法，这还需要大量的实践来检验。一个趋势就是，在未来的HCI领域，有可能会分化出这样几个主干方向：1.硬件设备，包括眼动仪、脑波仪、感应仪器、评测仪器、以及能够参与和辅助HCI研究与实践的装备 2.人文研究，毕竟HCI的终极目标是人类好的体验最大化，所有的分支和应用都离不开对用户的研究，所以研究使用者以及文化影响，甚至包括在三重网络（互联网、通讯网、人际关系网）逐渐重叠的趋势下一些新的演变和背后的本质等等 3.还一个就是设计方向，这主要集中在综合的用户体验设计，以及应用产品、服务的具体设计，还包括对设计的理论研究、与HCI其他因素的结合、框架体系、监测评估、流程方式、工具和方法等等。在一个交互系统中，由于操作者的个人原因，经常会产生误操作，包括键入错误、数据输入错误等。同样，在用户编制的程序或设备连接时也可能会

从人体解剖学分析机器人的人机交互及控制系统

1.从人体解剖学分析机器人的人机交互及控制系统 ?目标：人体解剖学（神经系统）构件→结合机器人技术构件→机器人控制系统架构构件→人机交互界面的系统架构（硬件领域） 1.1.神经系统（nervous system）神经细胞（神经元）是神经系统的响应细胞，神经系统通过电化学信号来处理和传送信息。运动神经细胞能接收从大脑和骨髓神经传来的信号，并控制肌肉的收缩。i 1.1.1.神经系统的分布神经系统分为中枢部和周围部。中枢部即中枢神经系统（CNS,central nervous system），包括脑和脊髓，它们分别位于颅腔和椎管内。周围部又称周围神经系统（PNS,peripheral nervous system），包括脑神经、脊神经和内脏神经，周围神经一端同脑或脊髓相连，另一端通过各种末梢装置与神奇其他各器官、系统相联系。根据分布对象的不同，将周围神经系统分为躯体神经和内脏神经。躯体神经分布于体表、骨骼肌、骨和关节；内脏神经分布于内脏、心血管、平滑肌和腺体。躯体神经和内脏神经在大脑皮质统一管辖与协调下，完成神经系统的各种功能。 1.1. 2.神经元的分类神经系统的基本组织是神经组织（nervous tissue），神经组织主要由神经元和神经胶质做成。神经元（neuron）又称神经细胞（nerve cell），具有感受刺激和传导神经冲动的功能。神经胶质（neuroglia）又称神经胶质细胞（neuroglial cell），简称胶质细胞（glia或glia cell），无传导神经冲动的功能，而对神经元起支持、保护、分隔和营养等作用。神经元基于功能及神经兴奋传导冲动方向分类如下：感觉神经元（sensory neuron）：又称传入神经元（afferent neuron），感受机器内、外环

回顾：人机交互中的手势的可视化解释

本科毕业设计（论文）外文参考文献译文及原文学院机电工程学院专业数字媒体技术年级班别2008级（1）班学号3109000746 学生姓名李林钢指导教师冯开平 2013年6 月

目录译文：回顾：人机交互的手势的可视化解释 (1) 1 引言 (1) 2手势建模 (3) 2.1定义手势 (3) 2.2手势分类 (5) 2.3 手势的暂时性模型 (5) 2.4空间建模手势 (6) 3手势分析 (7) 原文： Visual Interpretation of Hand Gestures for Human-Computer Interaction: A Review(见同名文献) .................................................. 错误！未定义书签。 1 INTRODUCTION .......................................................................... 错误！未定义书签。 2 GESTURE MODELING ................................................................ 错误！未定义书签。 2.1 Definition of Gestures .......................................................... 错误！未定义书签。 2.2 Gestural Taxonomy ............................................................... 错误！未定义书签。 2.3 Temporal Modeling of Gestures ........................................... 错误！未定义书签。 2.4 Spatial Modeling of Gestures ............................................... 错误！未定义书签。 3 GESTURE ANAL YSIS ..................................................................................... 错误！未定义书签。

11本《人机交互与界面设计》复习题目

第1章 1.什么是人机交互？ 2.人机交互的发展趋势是什么？第2章 3.人机交互中，常用的感知有哪些？ 4.颜色通常用哪几种属性来表示？ 5.“在界面设计中，应该以实际中心为基准进行排版设计。”这句话对吗？为什么？ 6.“在明亮的背景下显示灰暗的文字，能够增强文字的可读性。”这句话对吗？ 7.RGB、CMYK和HSV的含义各是什么？作为颜色模型，它们各自在什么情况下使用？ 8.声音通常用哪几个属性来描述？ 9.触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同是什么？ 10.认知的两个模式是什么？二者各有什么特点？ 11.常见的认知过程有哪些？ 12.注意的两个基本特征是什么？ 13.“人们识别事物的能力要远胜于回忆事物的能力。”这句话对吗？ 14.影响人们认知的因素有哪些？ 15.什么是交互系统设计中的概念模型？ 16.什么是分布式认知？它与传统认知理论之间有什么关系？第3章 17.常用的文本输入设备、图像输入设备、三维信息输入设备、指点输入设备各有哪些？ 18.虚拟现实交互设备有哪些？各有什么特点？第4章 19.常用的人机交互输入模式有哪几种？各有什么特点？ 20.基本的交互技术有哪些？ 21.常用的、用于图形输入的辅助交互技术有哪些？ 22.什么是六自由度？ 23.什么是三维交互技术？传统的图形交互技术能否直接用于三维交互？为什么？ 24.目前主要使用哪些交互方式在三维空间中进行操作？ 25.什么是语音识别？ 26.在手写识别技术中，什么是脱机识别和联机识别？ 27.什么是数字墨水？第5章 28.图形用户界面包含了三个重要思想，它们是什么？ 29.WIMP表示什么？ 30.什么是桌面隐喻？“图形用户界面中，最常用的隐喻表现方法是使用静态图标。”这句话对吗？“隐喻可以表达各种信息。”这句话对吗？为什么？ 31.直接操纵具有哪些特性？ 32.简要论述图形用户界面设计的一般原则。 33.用户体验由哪几个元素组成？ 34.“偶然型和生疏型用户要求系统运行效率高，能够灵活使用；熟练型和专家型用户要求系统给出更多的支持和帮助。”这句话对吗？ 35.在界面设计中，用户交互分析主要包括哪些内容？ 36.在界面设计中，对用户的观察和分析，主要有哪些方法？ 37.简要描述任务分析主要包括哪些内容。为什么说任务分析是交互设计至关重要的环节？

人机交互技术及其应用科普_百度文库

人机交互技术及其应用（科普）信息技术的高速发展对人类生产、生活带来了广泛而深刻的影响。高科技成果为人们带来便捷、快乐的同时，也促进着人机交互技术的发展。作为信息技术的重要内容，人机交互技术比计算机硬件和软件技术的发展要滞后许多，已成为人类运用信息技术深入探索和认识客观世界的瓶颈。因此，人机交互技术已成为21世纪信息领域亟需解决的重大课题和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，例如，在美国21世纪信息技术计划中，将软件、人机交互、网络、高性能计算列为基础研究内容，美国国防关键技术计划也把人机交互列为软件技术发展的重要内容之一，在我国的“863”、“973”和自然科学基金等项目中，也将人机自然交互理论与方法作为信息技术中需要解决的关键科学问题。一、人机交互的概念人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）是关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，且围绕这些方面主要现象进行研究的科学，狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。人们可以借助键盘、鼠标、操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声音、姿势或身体的动作、眼睛甚至脑电波等向计算机传递信息，同时，计算机通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器、音箱等输出或显示设备给人提供信息。人机交互与计算机科学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实技术、心理学、认知科学和社会学以及人类学等诸多学科领域有密切的联系，其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术和虚拟现实技术与人机交互技术相互交叉和渗透。作为是信息技术的一个重要组成部分，人机交互将继续对信息技术的发展产生巨大的影响。二、人机交互的研究内容人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建模、设计、评估等理论和方法以及在移动计算、虚拟现实等方面的应用研究与开发，在此列出几个主要的方向：人机交互界面表示模型与设计方法（Model and Methodology）一个交互界面的好坏，直接影响到软件开发的成败。友好人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法，是人机交互的重要研究内容之一。可用性分析与评估（Usability and Evaluation）可用性是人机交互系统的重要内容，它关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率与便捷性。人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。

对人机交互的概念的理解_人机交互的基本概念

对人机交互的概念的理解_人机交互的基本概念什么是人机交互人机交互、人机互动（英文：HumanComputer InteracTIon或HumanMachine InteracTIon，简称HCI或HMI），是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。人机交互界面通常是指用户可见的部分。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。人机交互界面的设计要包含用户对系统的理解（即心智模型），那是为了系统的可用性或者用户友好性。人机交互的概念：定义1：有关交互式计算机系统设计、评估、实现以及与之相关现象的学科［ACM］定义2：研究人、计算机以及他们之间相互作用方式的学科，学习人机交互的目的是使计算机技术更好地为人类服务［Alan Dix］定义3：有关可用性的学习和实践，是关于理解和构建用户乐于使用的软件和技术，并能在使用时发现产品有效性的学科［Carroll］主要内容：1、界面设计的方法和过程。即在给定任务和用户的前提下，设计出最优的界面，使其满足给定的限制，并对易学性和使用性效率等属性进行优化。 2、界面实现方法。如软件工具包和库函数，以及其他各种高效开发方法等 3、界面分析和评估技术。 4、开发新型界面和交互技术。 5、构建交互相关的描述模型和预测模型 1、框架是提供理解或定义的一种结构，他能够帮助人们结构化设计过程，认识设计过程中的主要问题，还有助于定义问题所涉及的领域 2、执行/评估活动周期EEC：活动的四个基本组成部分：目标（想做什么）、执行（实现目标必须进行的操作）、客观因素（执行活动时必须考虑的客观条件）、评估（用于衡量活动执行的结果语目标之间的差距）七个阶段：建立目标、形成操作意向、明确动作序列、执行动作、感知系统状态、解释系统状态、对照目标评估系统状态

基于手势识别的人机交互综述

基于手势识别的人机交互综述摘要：近年来，得益于虚拟现实、人机界面技术、计算机视觉等领域的发展，基于手势识别的人机交互技术得到大力的推动。本文就基于手势识别的人机交互技术展开综述。首先概括手势交互的涉及领域，回顾其发展史和国内外研究现状。接着阐明它的基本界定和分类，并在此基础上分析其热点关键技术。然后实例讨论了几种类型手势交互的典型应用。最后给出了结论。关键词：虚拟现实；手势交互；计算机视觉；手势识别；特征跟踪 1．引言人机交互技术通过输入、输出设备，以有效的方式实现交互主体与交互客体的对话。当前的人机交互技术已经从过去交互主体适应交互客体，发展为交互客体不断地适应交互主体的习惯和以交互主体为中心的新阶段[1,2,3,4]。以用户为中心的，新型、自然的人机交互技术逐渐成为开发者和科研工作者的关注重点。这类交互方式要求输入与输出能够最大限度地符合交互主体的行为习惯，并能够在交互主体的脑中顺利构建交互环路。由于手势具有极强的信息表述功能，加之人手操作行为本身就是人与世界相互作用的主要方式，因此，基于手识别的人机交互技术相关研究有着重要的理论价值和应用价值。基于手势识别的人机交互技术涉及计算机科学、认知心理学、行为学等诸多方面的知识。本文不能面面俱到，仅就手势交互的基本问题：手势语义的分类，以及当前发展概况、研究热点技术和典型系统应用等相关问题进行综述。 2．研究现状目前，基于视觉的手势交互已被广泛的研究，由于手势本身的多义性及时空差异性，加之手形变的高维度及视觉问题本身的不适定性，基于视觉的手势识别一直是一项极富挑战性的究课题[5]。需要解决的核心问题是对手形的识别，对手势的跟踪等。传统的方法主要分为两大类：（1）基于模型（model-base）的方法；（2）基于表征(appearance-based)的方法[6]。这些方法及其衍生算法极大程度地依赖于计算机科学中虚拟现实、机器视觉、模式识别、人机交互等多个领域的交流与合作。相关的国际会议：CHI、ICCV、CVPR、ICAT、IEEE VR 为研究者提供了一个能充分交流的空间，并吸引了越来越多的研究人员共同参与合作。此外，学科之间的交流也吸引了心理学研究人员的共同参与。他们以从用户为中心出发，为基于手势交互研究和开发提出了宝贵意见[7]。纵观手势交互的发展历程，其研究重点也从早期简单的系统框架、低层特征提取[8]、手形模板匹配[8]等问题转变到关节式物体跟踪[9,10, 11]、跟踪性能评价[12]、操作型手势解析[14]等问题上。我国在基于手势识别的人机交互领域的研究近年来得到了长足的发展。研究机构集中在国内的研究所和高校的科研单位。目前国内手势交互的研究成果主要有：中国科学院软件研究所[15]的研究中，对二阶自回归过程动力学模型（Auto-Regressive Process, ARP）进行训练和学习，进而建立基于ARP 的预测模型，实现了人手运动的鲁棒性跟踪，在出现跟踪丢失的情况下在后续序列中可以自动恢复正确跟踪。中国科学院自动化研究所模式识别实验室提出一种基于区域的多连接体(手指)的三维运动跟踪算法[13]，用多约束融合的方法以及手指的运动特性，建立多刚体的三维运动描述，通过三类基本约束条件，把跟踪问题归结为一个约束误差优化问题。清华大学的崔锦实博士，提出一种基于回归－优化方法的关节式物体的姿态估计方法[16]。该方法把回归分析与全局优化搜索相结合，保证了估计的精度和连续性；针对现有滤波器在高维非线性多峰

人机交互的方式与种类

人机交互的方式与种类初步看到这个课题，并不清楚人机交互的概念，经过老师的讲解和个人的搜索资料，才明白人机交互是一门研究系统与用户之间的交互关系的学问。系统可以是各种各样的机器，也可以是计算机化的系统和软件。用户通过人机交互界面与系统交流，并进行操作。小如收音机的播放按键，大至飞机上的仪表板、或是发电厂的控制室。从学习中了解到，人机交互这个科研项目已有近百年历史，早在59年，美国学者B.Shackel从人在操纵计算机时如何才能减轻疲劳出发，提出了被认为是人机界面的第一篇文献的关于计算机控制台设计的人机工程学的论文。自此，人机交互的概念被提出，时至今日，人机交互已有自己的方式，如：命令行方式、图形化界面，其主要目的就是为了让用户在操作和使用时感觉方便，提高数据管理效率。目前，人机交互系统已发展成熟，被应用到各个领域，如：汽车领域。该系统实现了人与车之间的对话功能。车主可通过该系统，轻松把握车辆状态信息（车速、里程、当前位置、车辆保养信息等）、路况信息、定速巡航设置、蓝牙免提设置、空调及音响的设置。再有多媒体与虚拟现实系统，与传统用户界面相比,引入了视频和音频之后的多媒体用户界面,最重要的变化就是界面不再是一个静态界面,而是一个与时间有关的时变媒体界面。还有窗口系统。窗口系统是控制位图显示设备与输入设备的系统软件。它所管理的资源有屏幕、窗口、象素映象（pixmap)、色彩表、字体、光标、图形资源及输入设备。人机交互还在人机工程学，认知心理学，脸部追踪等多个领域中实现着它的价值，人机交互技术是目前用户界面研究中发展得最快的领域之一,对此,各国都十分重视。美国在国家关键技术中,将人机界面列为信息技术中与软件和计算机并列的六项关键技术之一，并称其为"对计算机工业有着突出的重要性,对其它工业也是很重要的"。在美国国防关键技术中,人机界面不仅是软件技术中的重要内容之一,而且是与计算机和软件技术并列的11项关键技术之一。因此，保持在这一领域中的领先,对整个智能计算机系统是至关重要的。我们可以以发展新的人机界面交互技术为基础,带动和引导相关的软

人机交互控制

虚拟驾驶系统场景管理平台设计 -- 宣爱练车房人机交互控制场景系统输入控制包括由驾驶者控制汽车运动的基本操作，包括对方向盘、油门、离合、刹车和档位转换等，以及触及点火开关、转向指示灯按钮、喇叭鸣笛按钮等辅助性操作，还有就是针对软件运行过程中的某些设置功能的键盘和鼠标操作。读入的汽车运动控制信息，通过汽车的动力学模型运算后，交互控制视觉场景的显示。画面输出除了视景的变化外，同时输出经过汽车动力模型计算后产生的汽车运行信息，包括当前速度、档位、点火开关状态、鸣笛状态、转向指示状态等。如果仅仅依赖windows的消息机制，系统的实时性则难以达到要求，由于DirectInput直接与设备驱动进行通讯，具有底层输入获取的处理能力，其能够立即响应硬件的中断，不需要经过windows系统的消息机制，保证信号处理的实时性，所以本程序利用DirectInput组件提供的输入接口功能，实现控制信号的输入。输入设备包括三个设备：鼠标、键盘和专用的驾驶模拟游戏杆。利用了主板上的键盘和鼠标输入接口，使输入信号以系统能识别的键盘鼠标兼容的数据形式输入系统，由DirectInput获取并处理，游戏杆采用最新的罗技公司生产的针对赛车类游戏的专业G25型游戏杆，它可以提供包括对方向盘、油门、离合、刹车和档位的操作，通过DirectInput接口将驾驶操纵信号输入到场景管理平台中。 1.操作设备输入的设置和初始化 DirectInput组件由支持COM接口的DirectInput对象和每一种提供数据的输入设备对象组成。DirectInput对象在程序中表征DirectInput子系统，用于查询和管理输入系统。创建DirectInput对象之后，可以使用该对象的接口方法查询系统中的可用输入设备，并为程序中需要使用的每一个设备创建一个DirectInputDevice对象。在DirectInputDevice设备对象创建出来后，必须为它设置设备的属性和数据的读取格式。每一个DirectInputDevice对象都表示了

人机交互系统概述

随着国家信息化步伐的加快和高等教育的规模的扩大，社会对计算机专业的人才的需求不仅体现在数量的增加上，而且体现在质量要求的提高上，培养具有研究和实践能力的高层次的计算机专业人才已成为许多大学计算机专业教育的主要目标。这些，足以说明人机交互在我们的发展中开始占据一定的地位了，我们应该开始逐渐重视人机交互带给我们的影响。以往对计算机软件的研究，较少关心人的因索问题。重点就在如何最有效地使用两种宝贵的资源——计算速度和存储空间。程序的效率是最高目标。现在，由于硬件价格急剧下降，越来越强的适用于图形的个人计算环境的出现，我们可以首要考虑如何使用户的使用效率最高，而不是着重于计算机的效率。许多功能相似的图形交互式系统已经走入市场。能否取得成功，取决于该系统使用起来是否方便。如何使系统在使用时变得方便已经成为设计中越来越要考虑的关键问题。用户与计算机接口的实际计算机科学。感性心理学认知心理学，且人的因素对一个成功的设计者来说，也是非常关键的。建立友好的人机交互界面的目的就是使系统对它的用户来说既易于理解又易于使用。但是，什么是人机交互呢？所谓人机交互就是指关于设计、评价和实现供人们使用交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义的讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机刀刃的信息交换两部分。对于前者，人们可以借助键盘、

鼠标、操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等设备，用手、脚、声音、姿势、或身体的动作、视线甚至脑电波等向计算机传递信息；对于后者，计算机通过打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器、音箱等输出或显示设备向人们提供可理解的信息。人机交互是一门综合学科，它与认知心理学、人机工程学、多媒体技术、虚拟现实技术等密切相关。其中，认知心理学与人机工程学是人机交互技术的理论基础，而多媒体技术、虚拟现实技术与人机交互是相互交叉渗透的。人机交互的研究内容很广泛。涵盖了很多方面，如建模、设计、评估等理论和方法，以及在Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究，主要包括了以下内容。 1.人机交互的界面表示模型与设计方法友好的交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法是人机交互的重要研究内容之一。 2.可用性分析与评估可用性人机交互关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率和便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。 3.多通道交互技术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

HCI (人机交互)专业留学申请和美国就业出路情况(世毕盟留学)

HCI (人机交互)专业留学申请和美国就业出路情况申请到美国学HCI (Human Computer Interaction，人机交互)的人越来越多。谈一下几个要点： 1）HCI类硕士项目非常少，博士项目更是稀少计算机系、信息学院等个别专业有博士项目，有教授带学生做相关方向的科研。也就是说，学位不叫PhD in HCI，而是作为博士生的毕业论文方向。只有极个别学校，比如CMU、Gatech，有专门的HCI博士，因为太珍稀，录取难度是非常大的。通常大家说的到美国读HCI专业，都是自费读硕士。那什么样的学校有专门的HCI学位？首先，排名很低的学校，没有这个专业，因为HCI需要多个领域的知识，设计、心理学、计算机等各个方向，都得有教授上课才可以，很多学校没有这样全面的师资力量，或者尽管有这些专业，但是教授们的科研兴趣没法交叉在一起。其次，好学校里有HCI方向的，依然很少。Stanford和MIT Media Lab是大牛，其他的学校，主要就是CMU、GaTech、UW、UMich、IUB、UMD等比较有名了。而且有些学校并没有专门的HCI学位，比如Stanford、Cornell，只是作为CS or IS 专业的一个方向（track）开设而已，这样的项目，申请难度自然要按照所在院系来，比如申请Stanford CS系的硕士录取，背景如果不是极其彪悍，那就是去给牛人做陪衬的。

总的来说，HCI申请，无论背景强弱，大家都不得不申请数目很少的那批学校，就算你想降低学校档次申请，或者想去名气更大的学校，也没有别的选择。 2）HCI方向美国求职特点和就业前景 HCI类方向的职位，有以下两个特点：职位少，就业机会不多。几乎每个HCI求职者，都对此深有体会，尤其是学CS 出身的，跟软件工程师职位相比。公司比较喜欢有经验的人，尤其是设计类的职位，新人入门难。但是这也意味着经验越丰富、越老越吃香。随着apple的成功，越来越多的公司都觉得有必要招人进来提高产品的user experience。其实User Interface Design这类工作，作为小众方向，在软件开发过程中，一直都有人做的，并不新奇。公司新招人进来，是否能人尽其才加以利用，是个问题，在有些公司里，做UX Design的人，比较边缘化。最近几年是美国就业高峰期，IT行业一般不裁员，但是如果将来经济形势不好，做HCI 的人可能会被首先裁掉。其实不光是做HCI的，在IT行业里，做front-end的职位，包括做开发的软件工程师，很多时候都会被“优先”干掉–当然，我这里比较的是技术类工作，一般最先被裁掉的是非技术工种，比如marketing, sales。如果有可能，找个很注重HCI的公司，或者所在部门的核心业务就是这方面的，工作会更稳定一些。 3）HCI非常看重作品集Portfolio 首先，无论是申请，还是求职，你都需要作出很出色的作品集来展示你的才能。其次，你的口语表达能力、交流能力也非常关键，这类工作，并非埋头写代码，而是要跟别人讨论交流甚至察言观色来合作，如果你是个闷葫芦，或者谈话交流有障碍，最好下大功夫提高一下。至于学HCI是否要编程这个问题。答案是yes。你不需要CS那么强的编程功底，你将来的工作也不是专职软件开发，但是如果你彻底不会计算机编程，连网站都不会做，那你作为新人，找工作的难度会陡然加大，你其他方面的背景（比如艺术设计），那得相当彪悍才有机会。最后，作为总结： HCI作为一个小众方向，尽管工作机会不如CS码农多，但是就业前景胜过了绝大多数理工科的专业。跟学CS作软件开发相比，HCI方向就业机会少很多。如果真的对HCI有激情，真的了解这个方向的情况，再去读，否则，还是去读CS作软件吧。

人机交互技术的现代应用

人机交互技术的现代应用计科1304班梁玮 13281091 在机器设备的发展中，它们不断实现了与人类的交互，人们可以看到显示器显示的内容，可以用触控板对笔记本电脑的内容进行反馈，可以用播放器听歌等等，在此我将介绍沿用至今或刚刚兴起的、适用于我们生活的一些人机交互的设备。在最初键盘和鼠标诞生，我们可以通过敲击键盘告诉DOS计算机应该计算的内容，而图形界面的产生使得我们可以通过鼠标的点击和选择将我们的想法反馈给计算机，这些技术我们沿用至今；但是，普适计算认为计算机会融入网络，融入环境，融入生活。为此，计算机会更小，更廉价，有网络连接，有超越图形界面的，可以和环境和人做更多的交互的手段。在各项识别技术、人工智能计算机图形等等发展起来之后，人和机的交互会渐渐回归到人和自然物理世界惯有的交流方式来，而不再受限于器材本身。简单地说比如拿东西就是拿东西，不再是不自然的点击鼠标或触屏。人类的感觉包括触觉、视觉、听觉、嗅觉和味觉，间接来说，其实人是通过眼睛、手势、语音来与外界进行交流的，现代人机交互设备的发展基本也是基于这三项而来，我们很少发现太多的嗅觉和味觉交互设备。从视觉来说，VR/AR技术会给我们带来很大的影响，它不仅展现了真实世界的信息，而且将虚拟的信息同时显示出来，两种信息相互补充、叠加。在视觉化的增强现实中，用户利用头盔显示器，把真实世界与电脑图形多重合成在一起，便可以看到真实的世界围绕着它。如今Retina Display技术也逐渐在智能手机和平板电脑上应用开来，它利用人的视觉暂留原理，让激光快速地按指定顺序在水平和垂直两个方向上循环扫描，撞击视网膜的一小块区域使其产生光感，人们就感觉到图像的存在。实际上，我们正在追求从二维到三维的视感变化，视觉是人类最丰富的信息来源，无论是输入输出，其数据量都远非其他方式可比。3D眼镜、360度幻影成像使我们的视觉变得三维化，让我们在观看泰坦尼克号3D电影时身临其境，在美国Billboard音乐盛典再现的迈克尔杰克逊舞台上一睹天王

人机交互—复习资料(1)

《人机交互》单选10 * 2 分填空10 * 2 分简答6 * 5分综合3 * 10 分第一章绪论 1、什么是人机交互，主要研究内容，经历的阶段（P1）人机交互技术（HCI）：是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义的讲，它主要是研究人与计算机之间的信息交换，它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分。研究内容：（P2） 1)人机交互界面表示模型与设计方法2)可用性分析与评估3)多通道交互技术 4)认知与智能用户界面5)群件6)WEB设计7)移动界面设计经历的阶段：（P3） 1)命令行界面交互阶段2)图形用户界面交互阶段3)自然和谐的人机交互阶段第二章认知和认知基础 1、视觉感知（P5）视觉感知可分为两个阶段：1）受到外部刺激接受信息阶段2）解释信息阶段人机交互设计时需要清楚这两个阶段及其影响，需要注意的是，一方面，眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物；另一方面，视觉系统解释处理信息时对不完全信息发挥一定的想象力。 2、人的感知：视觉，听觉和触觉感知。（P9） 3、认知过程有哪些？对界面设计的原则（p18-22） 1）感知和识别（根据人的关注特点，在设计人机交互界面时具体应注意的问题有： A. 用户应能不费力地区别图标或其他图形表示的不同含义； B.文字应清晰易读，且不受背景干扰 C. 声音应足够响亮而且可辨识，应使用户能够容易理解输出的语言及其含义； D. 在使用触觉反馈时，反馈应可辨识，以便用户能识别各种触觉标的的含义等。） 2）注意（根据人的注意特点，在设计人机交互界面时应做到： A. 信息的显示应醒目，如使用彩色，下划线等进行强调； B. 避免在界面上安排过多的信息，尤其要谨慎使用色彩，声音和图像，过多的使用这类表示易导致界面混杂，分散用户的注意力； C. 界面要朴实，朴实的界面更容易使用。） 3）记忆（考虑人的记忆特点，进行交互设计时应该注意的问题有： A.应考虑用户的记忆能力，勿使用过于复杂的任务执行步骤； B.由于用户长于“识别”而短于“回忆”，所在设计界面时，应使用菜单、图标，且它们的位置应保持一致； C.为用户提供多种电子信息的编码方式，并且通过颜色、标志、时间戳、图标等，帮助用户记住它们的存放位置。） 4）问题解决 5）语言处理（从方便用户阅读、说话和聆听的角度来说，在进行人机人机界面设计时应注意以下三点： A. 尽量减少语言菜单、命令的数目； B. 应重视人工合成语言的语调，因为合成语言要比自然语言难以理解； C. 应允许使用和自由放大文字，同时不影响格式，以方便难以阅读小字体的用户。 4、影响认知的因素(P23) 1）情感2）人的个性差异第三章交互设备

人机交互期末复习题

人机交互期末复习题 1.不属于人机交互界面设计模型的是（ D ）。 // A．行为模型B．结构模型 C．事件-对象模型D．用户模型 2.以下哪个不是交互任务类型的基本对象类型？（ B ） //①抽象（概念）交互对象，如磁盘、文件等抽象的对象；②空间交互对象，表示空间中的物体的对象等，如三维场景和物体；③时间交互对象，表示与时间相关的对象，如视频、音频等对象。对象的类型对象按功能分类，可分为：①通用对象，在不同的应用中共有的一些对象；②工具对象（Widget Object），用作用户界面中的各种交互技术（如按钮等）；③二维对象，用于二维用户界面；④三维对象，用于三维用户界面；⑤时变对象，适用于随时间变化的动态对象，如在多媒体用户界面中实现音频、视频等媒体的管理。 A．抽象（概念）交互对象B．逻辑交互对象 C．空间交互对象D．时间交互对象 3．下例不属于MVC 模型层次的是（D ）。 //MVC，顾名思义就是Model、View 以及Control。 A．模型层B．视图层 C．控制层D．表示层 4.下面哪个不是Web 网站设计的3C 原则（ C ）。 //.Web 网站设计的3C 原则concise (简洁) Consistent(一致性) contrast (对比度) A．简洁B．一致性 C．多样化D．对比度 5.Web 界面设计中用户所处地位不正确的是（ D ） //以用户为中心的设计，为用户的共性设计，同时考虑差异。对目标用户群的构成进行分析：Web 网站是以提供的信息内容来分类的。确定Web 站点的用户群体，从用户的角度去思考。对目标用户的行为方式来分析：按照人机工程学的观点，行为方式受年龄、性别、地区、种族、职业、生活习俗、受教育程度等因素影响。 A.确定Web 站点的用户群体，从用户的角度去思考。 B.以用户为中心的设计，为用户的共性设计，同时考虑差异。

人机交互

1.1什么是人机交互（HCI）是指关于设计、评价和实现供人们使用的交互式计算机系统，并围绕相关的主要现象进行研究的学科。狭义地讲，人机交互技术主要是研究人与计算机之间的信息交换。人到计算机的信息交换是用手、脚、声音、姿势或身体的动作、视线甚至脑电波等像计算机传递信息，计算机到人的信息交换是用输出或显示设备向人们提供可理解的信息。 1.2人机交互的研究内容1.人机交互界面表示模型与设计方法 2.可用性分析与评估 3.多通道交互技术 4.认知与只能用户界面 5.群件 6.Web设计 7.移动界面设计 1.3人机交互的发展历史1.命令行界面交互阶段 2.图形用户界面交互阶段 * 3.自然和谐的人机交互阶段2.1人的感知：1.视觉 2.听觉 3.触觉 2.2影响认知的因素： 1）情感（积极的情感会使人的思想更有创造性、解决复杂问题的能力更强，而消极的情感使人的思考更加片面，还会影响其他方面的感知和认知能力） 2）人的个性差异 2.3对概念模型的认知：1.思维模型 2.信息处理模型 3.外部认知模型 3.1输入设备 1.文本输入设备（键盘、手写输入设备） 2.图像输入设备（二维扫描仪、数码摄像头） 3.三维信息输入设备（三维扫描仪、动作捕捉器） 4.指点输入设备（鼠标、光笔、控件杆、触摸板、触摸屏） 3.2输出设备：显示器、打印机、语音交互设备 *3.3显示器的工作原理：显示器是计算机的重要输出设备，是人机对话的重要工具。它的主要功能是接受主机发出的信息，经过一系列的变换，最后以光的形式将文字和图形显示出来。 3.4显示器的类型阴极射线管显示器、液晶显示器、等离子显示器阴极射线管显示器原理：主要由阴极、电平控制器、聚焦系统、加速系统、偏转系统和阳极荧光粉涂层（前四个组成电子枪）组成。CRT 显示终端的工作原理就是将显像管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确的目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉发出光。液晶显示器的原理：以电流刺激液晶分子产生点、线、面，并配合背部灯管构成画面。液晶显示器依驱动方式可分为静态驱动、单纯矩阵驱动及主动矩阵驱动三种。由于成像原理的不同，LCD比CRT显示器具有更好的图像清晰度、画面稳定性和更低的功率消耗。 *4.1人机交互输入模式：请求模式、采样模式、事件模式请求模式原理：在请求模式下，输入设备的启动是在应用程序中设置的。应用程序执行过程中需要输入数据时，暂停程序的执行，直到从输入设备接收到请求的输入数据后，才继续执行程序。应用程序和输入设备交替工作，如果要求进行数据输入时，用户没有输入，则整个程序被挂起。采样模式原理：在采样模式下，输入设备和应用程序独立的工作。输入程序连续不断地把信息输入进来，信息的输入和应用程序中的输入命令无关。应用数据在处理其他数据的同时，输入设备也在工作，心得输入数据替换以前的输入数据。当应用程序遇到取样命令时，读取当前保存的输入设备数据。这种模式对连续的信息流输入比较方便，也可同时处理多个输入设备的输入信息。事件模式原理：在事件模式下，输入设备和程序并行工作。输入设备把数据保存到一个输入队列，也称为事件队列，所有的输入数据都保存起来，不会遗失。每次用户对输入设备的一次操作以及形成的数据叫做一个事件当某台设备被置成事件方式，应用程序和设备将同时、各自独立地工作。从设备输入的数据或事件都存放在事件队列里，事件以发生的时间排序。 4.2.基本交互技术：定位、笔画、定值、选择、字符串 5.1图形用户界面的主要思想：桌面隐喻、所见即所得、直接操纵 5.2桌面隐喻：隐喻的表现

人机交互30年

人机交互30年自1982年ACM成立人机交互专门兴趣小组SIGCHI(Special Interest Group on Comput er-Human Interaction)以来，人机交互(Computer-Human Interaction，CHI)已走过了近30年历程。键盘的出现，将计算机带入了字符用户界面时代。1964年，美国人道格·恩格尔巴特（Do ug Engelbart）发明了鼠标（图1），图形用户界面（Graphical User Interface,GUI）随之出现，才有了计算机的主机时代和个人计算机时代，为此，恩格尔巴特也获得了1997年的图灵奖。自图形用户界面出现至今的几十年中，人机交互技术经历了几代人的努力，成就了PC时代的辉煌。图1 Doug Engelbart和他发明的鼠标 70年代Xerox研究中心的Alan Kay提出了Smalltalk面向对象程序设计等思想，并发明了重叠式多窗口系统。 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。图2 Alan Kay和Tim Berners-Lee 由于笔式交互、触摸、语音、以及基于视频等自然交互设备的出现，新的计算模式被提出，人机交互进入了普适计算(Pervasive Computing)时代。

90年代美国麻省理工学院N.Negroponte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（Ubiq uitous Computing）”思想。人机交互是研究人类所使用的交互式计算系统的设计、实施、评估以及相关主要现象的学科，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，用户界面是人机交互技术的物质表现形式。所以在普适计算时代自然交互是其研究的重要主题，人机交互的历史也是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。回顾人机交互的发展史，主要经历了以下几个阶段（图3）： 1、早期的手工作业阶段； 2、作业控制语言及交互命令语言阶段； 3、图形用户界面（GUI）阶段； 4、网络用户界面的出现；多通道、多媒体的智能人机交互阶段。图3 界面范式的发展过程在早期的命令语言用户界面时代，人和计算机的交互主要是通过键盘来完成的。而此时的计算机主要是大型机，用来进行科学计算，接受文本命令；随着图形界面和鼠标的出现，计算机进入了个人PC时代，接受GUI命令，并帮助我们我们实现了办公自动化。WIMP界面范式是图形界面电脑所采用的界面典范。在人机互动领域之中是最普遍的电脑互动界面，WIMP堪称无人能出其右，举凡微软的Windows、苹果电脑的MacOS，甚至其它以X-Window为基础的操作系统，均采用WIMP此一界面典范。WIMP是由“视窗”（Window）、“图标”（Icon）、“选单”（Menu）以及“指标”（Po inter）所组成的缩写，其命名方式也指明了它所倚赖的四大互动元件。曾经有人这样评价图形用户界面：“PC plus GUI made the history”。但随着计算机硬件设备的进步和软件技术的发展，WI MP界面的缺点逐渐地体现出来。目前研究者们将研究的焦点聚集到下一代的用户界面的研究上，提出了Post-WIMP(或Non-WIMP)的界面形式。用户界面技术的每一次飞跃都需要认知心理学成果的支撑，在人机交互的心理学研究当中，自然、智能用户界面目标是：帮助计算机了解用户，帮助用户更好地使用计算机。WIMP界面概念模型中，认知主体和计算机的交互过程如图5所示，认知主体通过击键或指点向应用程序输入指令，应用程序通过窗口、图标、菜单以及文本向认知主体反馈信息。这种界面模型将认知主体的注意力集中在如何使用计算机上而不是任务的本身。