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人机交互发展综述 常言说 （西北大学 信息科学与技术学院 陕西 西安 710127） 摘 要:随计算机的改变、人类生活的改变和人类社会的改变，人机之间的任务划分和人机交互方式也在改变着，当前的人机交互已经不只是设计用户界面、鼠标、键盘等，而是越来越重视人的价值，本文结合计算机的发展历史对相应时期的人机交互方式进行回顾和总结，对目前的人机交互技术进行描述，并对未来的人机交互方式进行预测。 关键词:人机交互;三元世界;普适计算;以人为中心;交互式系统 一、引言 当前，计算机的形态越来越多样化：机柜里的大型主机，桌面上的个人电脑，膝盖上的笔记本电脑，手心里的智能手机，甚至嵌入到各种各样的材料和人工制品中，渗入到人们生活的方方面面，这些不同形态的计算机改变了并且继续改变着我们的生活，已经成为人类社会中不可或缺的产品。 过去的六十年间，计算机和人之间的关系发生了根本性的改变，施乐公司的Mark Weiser和John Seely Brown根据人和计算机之间的关系，首先将计算机的发展分为三个时期——主机时期、个人电脑时期和普适计算时期[1]，后经其他专家的完善，加上了移动计算时期[2]。人机交互帮助人们创建一个更容易和计算机交互的界面，使用计算机的用户由以前的少数专家变化为包括没有文化的农民在内普适大众，完成的任务也由办公任务变为沟通和娱乐为主。 下边本文分阶段讨论伴随计算机的发展人机交互的发展，并对当前人机交互研究中出现的新问题进行讨论。 二、主机时期——批处理、命令行 主机时期是伴随计算机的产生而产生的，它从上世纪四十年代中期一直持续到上世纪八十年代中期，这个阶段计算机无论何时都是一种稀有的资源，很多专家共同使用一个计算机来完成任务，任务性质主要是科学计算，这个时期可以根据分时系统的应用（六十年代）分为两个阶段，在分时系统广泛应用前，人和计算机的交互主要使用批处理脚本。各领域专家将任务提前写成批处理文件，然后由专门的操作人员负责向计算机提交，以提高大型主机的利用率。批处理的主要特点是：1、所有信息必须一次性输入；2、输入和计算是相互独立的过程；3、数据和指令必须预先准备；4、不能对许多用户任务提供有效、满意的支持。分时系统广泛应用后人机交互主要使用命令行泛型，命令行泛型使得：1、多任务系统使得计算机和程序员之间的信息交换成为可能；2、允许人类变得更具反射性、自发性、创造性；3、批输入改变为增量式交互过程，信息以命令的形式输入；4、通信依赖于符号表示，界面不提供系统状态和控制的信息；5、用户必须具有有关计算的知识，为了建立心理模型[3]。 三、个人电脑时期——WIMP 从上世纪八十年代中期到上世纪九十年代中期，随着大规模集成电路的应用和计算机成本的下降，及个人办公任务的驱动，计算机进入普通老百姓家，大多数人都可以用上计算机。此时，一个人使用一台计算机的情况成为主流，在这一时期虽然一个人可以买两台或者更多的计算机，但是他在同一时间只能使用一台计算机，对这台计算机的操作需要花费了他全部的注意力，使其没有办法去操作别的计算机，这就犹如一个人不能同时开两个汽车一样。但同时，多个人使用一台大型主机的模式并没有消失，只是已经不是主流，它们仍然进行着适合其完成的大型科学计算任务。在个人计算机用户界面上最成功的技术是图形用户界面，目前仍占据着统治地位，使用的交互范式是WIMP（Windows、Icon、Menu、Pointing Device），它的特点：1、是操作对象可视化；2、语法极小化；3、快速语义反馈，这很好地适应了个人办公的需要[3]。这一时期，由Norman提出的以人为中心的设计方法逐步形成，并成为指导人们进行设计的主要方法[4, 5]。 四、移动计算时期——掸摸模式 上世纪九十年代中期开始，随着移动设备和因特网的广泛使用，一个用户往往同时使用几个计算机为其服务，这个时期的计算机被有线和无线的互联网络连接，大型主机作为服务器端、个人计算机和移动设备作为客户端，移动设备是人们从固定的办公场所解脱出来，可以在回家的路上，在度假的时候收发电子邮件，回复即时通讯消息等。这一时期是以移动设备的广泛使用为特点，移动是最重要的使用上下文[6, 7]，因此称为移动计算时期，预计这一阶段会持续到本世纪二十年代，我们目前就处于这个时期。这个阶段触控技术也已成熟，iPhone的成功很大程度上由于其人性化的操作方式，有人将其总结为弹抹泛式，是目前移动设备上使用最广泛的新型交互手段(除去传统的键盘)。同时，由于弹抹范式表达的逻辑语义有限，操作并不直接可见等自身的局限性[8, 9]，往往并不将其作为唯一的交互手段，其它新式交互技术可以作为补充[10]，给用户提供更好的交互体验，笔交互、三维交互、多通道等其它交互技术也有着一定的应用。 五、普适计算时