浅论人机交互风格及其发展趋势

作者：郭翠云 王学科

来源：《管理观察》2009年第28期

        摘要:人机交互的风格经历了命令界面、图形界面、多媒体界面等主要发展阶段,目前正向虚拟现实技术和多通道用户界面的方向发展。本文简要回顾人机交互技术的历史,并进而探讨什么是理想、自然的人机交互模式。

        关键词:人机交互交互风格多通道用户界面虚拟现实

        在计算机出现的不足半个世纪的时间里,人机交互技术经历了巨大的变化。

        用户界面的形式经历了批处理、联机终端(命令接口)、(文本)菜单等多通道——多媒体用户界面和虚拟现实系统。

        用户界面中信息载体类型经历了以文本为主的字符用户界面(CUI)、以二维图形为主的图形用户界面(GUI)和多媒体用户界面,计算机与用户之间的通信带宽不断提高。

        计算机输出信息的形式经历了以符号为主的字符命令语言、以视觉感知为主的图形用户界面、兼顾听觉感知的多媒体用户界面和综合运用多种感观(包括触觉等)的虚拟现实系统。

        人机界面中的信息维度而言,经历了一维信息(主要指文本流,如早期电传式终端)、二维信息(主要是二维图形技术,利用了色彩、形状、纹理等维度信息)、三维信息(主要是三维图形技术,但显示技术仍利用二维平面为主)和信息(多通道的信息)空间。

        人机交互发展的趋势体现了对人的因素的不断重视,使人机交互更接近于自然的形式,使用户能利用日常的自然技能,不须经过特别的努力和学习,认知负荷降低,工作效率提高。本文通过简要回顾和分析人机交互技术的变化过程,进而展望未来发展的趋势。

        1.命令语言用户界面

        真正意义上的人机交互开始于联机终端的出现,此时计算机用户与计算机之间可借助一种双方都能理解的语言进行交互式对话。

        命令语言的典型形式是动词后面接一个名词宾语,即“动词+宾语”,二者都可带有限定词或量词。命令语言可以具有非常简单的形式,也可以有非常复杂的语法。

        命令语言要求惊人的记忆和大量的训练,并且容易出错,使入门者望而生畏,但比较灵活和高效,适合于专业人员使用。

        2.图形用户界面

        图形用户界面(GUI-Graphics User Interface)是当前用户界面的主流,广泛应用于各档台式微机和图形工作站。比较成熟的商品化系统有Apple的Macintosh、IBM的PM(Presentation Manager)、Microsoft的Windows和运行于Unix环境的X-Window、OpenLook和OSF/Motif等。当前各类图形用户界面的共同特点是以窗口管理系统为核心,使用键盘和鼠标器作为输入设备。窗口管理系统除基于可重叠多窗口管理技术外,广泛采用的另一核心技术是事件驱动(Event-Driven)技术。图形用户界面和人机交互过程极大地依赖视觉和手动控制的参与,因此具有强烈的直接操作特点。

        基于图形用户界面的优点是具有一定的文化和语言性,并可提高视觉目标搜索的效率。图形用户界面的主要缺点是需要占用较多的屏幕空间,并且难以表达和支持非空间性的抽象信息的交互。

        3.直接操纵用户界面

        直接操纵用户界面的操纵模式与命令界面相反,基于“宾 语+动词”这样的结构,Windows 95设计者称之为“以文档为中心”。用户最终关心的是他欲控制和操作的对象,他只关心任务语义,而不用过多为计算机语义和句法而分心。对于大量物理的、几何空间的以及形象的任务,直接操纵已表现出巨大的优越性,然而在抽象的、复杂的应用中,直接操纵用户界面可能会表现出其局限性。从用户界面设计者角度看: 

        a. 设计图形比较因难,需大量的测试和实验;

        b. 复杂语义、抽象语义表示比较困难;

        c. 不容易使用户界面与应用程序分开设计。

        总之,直接操纵用户界面不具备命令语言界面的某些优点。

        4.多媒体用户界面

        多媒体技术被认为是在智能用户界面和自然交互技术取得突破之前的一种过渡技术。在多媒体用户界面出现之前,用户界面已经经过了从文本向图形的过渡,此时用户界面中只有两种媒体:文本和图形(图像),都是静态的媒体。多媒体技术引入了动画、音频、视频等动态媒体,特别是引入了音频媒体,从而大大丰富了计算机表现信息的形式,拓宽了计算机输出的带宽,提高了用户接受信息的效率。

        多媒体用户界面丰富了信息的表现形式,但基本上限于信息的存储和传输方面,并没有理解媒体信息的含义,这是其不足之处,从而也了它的应用场合。多媒体与人工智能技术结合起来而进行的媒体理解和推理的研究将改变这种现状。另一方面,多通道用户界面研究的兴起,将进一步提高计算机的信息识别、理解能力,提高人机交互的效率和用户友好性,将人机交互技术和用户界面设计引向更高境界。

        结论

        人机交互和计算机用户界面刚刚走过基于字符方式的命令语言式界面,目前正处于图形用户界面时代。但是,计算机科学家并不满足于这种现状,他们正积极探索新型风格的人机交互技术。当前语音识别技术和计算机联机手写识别技术的商业成功让人们看到了自然人机交互的曙光。虚拟现实和多通道用户界面的迅速发展显示出未来人机交互技术的发展趋势是追求所谓“人机和谐”的信息空间和“基于自然交互方式的”的人机交互风格。

        参考文献:

        1 A. King. Inside windows 95. Microsoft Press, 1995

        4A. G. Hauptmann & P.McAvinney. Gestures with Speech for Graphic Manipulation. International Journal of Man-Machine Studies, 18(2),1993

        6G. Grinstein, et al. EXVIS: An Exploratory Visualization Environment Graphics Interface.'  London, 19

        8汪成为.灵境技术与人机和谐仿真环境.计算机研究与发展,1997.1

        9王坚,董士海,戴国忠.基于自然交互风格的多通道用户界面模型.计算机学报,1996. 19(增)

        作者简介:郭翠云:(1982-),女,山东人,中国海洋大学信息科学与工程学院,硕士在读,研究方向:计算机应用技术。