人机交互基础教程

9月：

1. 第一遍纯理论补习基础知识

• 这本书主要结合了大部分市面上的技术要点：学习整理框架
• 自学能力

10月：

1. 第二遍重点回答习题
2. 第三遍从应用角度拓展知识，设计实例与分析——自我实践

有志于从事人机交互研究的读者，在学习和掌握计算机科学理论知识的同时，也必须广泛地学习和涉猎最新的电子、光学及物理技术，这是人机交互的交叉学科本质所决定的

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1. 什么是人机交互：正式回答自己的体系框架

• 信息技术的一个重要组成部分（都belong to“认知世界，改造世界”的科学）

• 人机交互：Human-Computer Interaction HCI：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：研究人与计算机之间的信息交换：
人到计算机：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、眼镜甚至脑电波等向计算机传递信息
计算机到人：打印机、绘图仪、显示器、头盔式显示器（HMD）、音箱、大屏幕投影灯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，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

认知心理学和人机工程学是人机交互技术的理论基础
多媒体技术、虚拟现实技术是互相交叉和渗透的

• 研究内容

涵盖了建模、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：

1. 人机交互界面的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：视觉、听觉、触觉和力觉，自然交互方式与计算机系统进行通信。多通道交互的表示模型、交互界面的评估方法以及多通道信息的融合（融合是用户界面研究的重点和难点）等
4. 认知与智能用户界面（Intelligent User Interface，IUI）：最终目标是人机交互和人人交互一样自然方便——上下文感知、三维输入、语音识别、手写识别、自然语言理解等要解决的重要问题
5. 群件：为群组协同工作提供计算机支持的协作环境，主要涉及人或群组间的信息传递、群组内的信息共享、业务过程自动化与协调以及人和过程之间的交互活动等——群件系统的体系结构、计算机支持的交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现方法等内容
6. Web设计：Web界面的信息交互模型和结构、Web界面设计的基本思想和原则、工具与技术、以及Web界面设计的可用性分析与评估方法等内容
7. 移动界面设计：移动计算（Mobile Computing）、普适计算（Ubiquitous Computing）等技术的更高要求：面向移动应用的界面设计：移动设备的便携性、位置不固定性、计算能力有限性以及无线网络的低带宽、高延迟等诸多限制。——移动界面的设计方法、可用性与评估原则、导航技术、移动界面的实现技术和开发工具

• 人机交互的发展历史

伴随着计算机的发展而发展：从人适应计算机到计算机不断适应人的发展过程
交互的信息也由精确的输入输出信息变成非精确的输入输出信息

• 命令行界面
• 图形用户界面交互（Graphical User Interface，GUI）：桌面隐喻、WIMP(Window、 Icon、Menu、Pointing Device)技术、直接操纵和“所见即所得”
  tips：自然性和交互效率都有较大提高。图形用户界面很大程度上依赖于菜单选择和交互构件(Widget)；输入信息时只能使用“手”这种输入通道，
• 自然和谐的人机交互阶段：在使用多媒体终端时，有着更便捷、更符合他们使用习惯同时又比较美观的操作界面。
  tips：利用人的多种感觉通道和动作通道（如语音、手写、姿势、视线、表情等输入），以并行、非精确的方式与（可见/不可见）计算机环境进行交互，进入自然和谐的人机交互时期。

• 自然和谐的人机交互阶段的主要研究内容（概念明确）：
• 1. 多通道交互（Multi Modal Interaction，MMI）

目前最常使用的多通道交互技术：手写识别、笔式交互、语音识别、语音合成、数字墨水、实现跟踪技术、触觉通道的力反馈装置、生物特征识别技术和人脸表情识别技术

• 2. 情感计算

明斯基：赋予计算机情感能力，并让计算机能够理解和表达情感的研究、探讨

1. 工作首推： MIT媒体实验室Rosalind Picard教授的研究小组。“情感计算”：关于情感、情感产生以及影响情感方面的计算。
2. IBM公司“蓝眼计划”：人的眼睛瞄向电视时，知道人想打开电视机；情感鼠标，根据手部的血压及温度等传感器感知用户的情感
3. 日本软银公司“Pepper”2014机器人：读懂人类情感，与人类交流——搭载“感情识别功能”的机器人，可以通过分析人的表情和声调，推测出人的情感，并采取行动。

• 3. 虚拟现实

Virtual Reality VR以计算机技术为核心，结合相关科学技术，生成与一定范围真实环境在视、听、触感等方面高度近似的数字化环境（认识自然、模拟自然，进而更好地适应和利用自然的科学方法和科学技术）

新的交互设备：

• 麻省理工头盔式例题显示器，
• 加州VPL数据手套用于手势输入、沉浸式虚拟现实环境——CAVE系统（一个房间大小的四面立方体投影显示空间），
• Facebook的Oculus头盔式显示器虚拟现实接入游戏，
• 微软的HoloLens全息眼镜，投影在现实世界达到增强现实的效果；且能够追踪用户的声音、动作和周围环境ÿ