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人机交互技术有哪几种人机交互技术的发展趋势目的与应用《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:31:12 阅读: 来源:棉胎厂家

2019-07-29 11:03:33来源:贤集网综合

人机交互也称为人机互动,主要是研究计算机与用户之间的信息交换。它与人机工程学、虚拟现实技术、多媒体技术、认知心理学等密切相关。人机互动分为两部分,一部分是人到计算机的交互,另一部分是计算机到人的交互。鼠标、多点触控和体感技术是人机交互的三次革命。本篇贤集网小编来为大家介绍一下人机交互技术有哪几种,人机交互技术的目的,人机交互技术的应用,人机交互的发展史,一起来看看吧。

关于人机交互技术

人机交互技术是指通过计算机输入、输出设备,以有效的方式实现人与计算机对话的技术。人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等,人通过输入设备给机器输入有关信息,回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。

关于人机交互

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。人机交互是指人与计算机之间使用某种对话语言,以一定的交互方式,为完成确定任务的人与计算机之间的信息交换过程。

人机交互技术有哪几种?

1、基于传统的硬件设备的交互技术

鼠标、键盘、手柄等是增强现实系统中常见的交互工具,用户可以通过鼠标或键盘选中图像中的某个点或区域,完成对该点或区域处虚拟物体的缩放、拖拽等操作。这类方法简单易于操作,但需要外部输入设备的支持,不能为用户提供自然的交互体验,降低了增强现实系统的沉没感。

2、基于语音识别的交互技术

语言是人类最直接的沟通交流方式。语言交互信息量大,效率高。因此,语音识别也成为了增强现实系统中重要的人机交互方式之一。近年来,人工智能的发展及计算机处理能力的增强,使得语音识别技术日趋成熟并被广泛应用于智能终端上,其中最具代表性的是苹果公司推出的Siri和微软公司推出的Cortana,它们均支持自然语言输入,通过语音识别获取指令,根据用户需求返回最匹配的结果,实现自然的人机交互,很大程度上提升了用户的工作效率。

3、基于触控的交互技术

基于触控的交互技术是一种以人手为主的输入方式,它较传统的键盘鼠标输入更为人性化。智能移动设备的普及使得基于触控的交互技术发展迅速,同时更容易被用户认可。近年来,基于触控的交互技术从单点触控发展到多点触控,实现了从单一手指点击到多点或多用户的交互的转变,用户可以使用双手进行单点触控,也可以通过识别不同的手势实现单击、双击等操作。

4、基于动作识别的交互技术

基于动作识别的交互技术通过对动作捕获系统获得的关键部位的位置进行计算、处理,分析出用户的动作行为并将其转化为输入指令,实现用户与计算机之间的交互。微软公司的Hololens采用深度摄像头获取用户的手势信息,通过手部追踪技术操作交互界面上的虚拟物体。Meta公司的Meta2与Magic Leap公司的Magic Leap One同样允许用户使用手势进行交互。这类交互方式不但降低人机交互的成本,而且更符合人类的自然习惯,较传统的交互方式更为自然、直观,是目前人机交互领域关注的热点。

5、基于眼动追踪的交互技术

基于眼动追踪的交互技术通过捕获人眼在注视不同方向时眼部周围的细微变化,分析确定人眼的注视点,并将其转化为电信号发送给计算机,实现人与计算机之间的互动,这一过程中无需手动输入。

人机交互技术的目的

人机交互是指人与计算机的信息交换,包括计算机通过输出或显示设备给人提供信息,以及人通过输入设备向计算机输入有关信息。人机交互的目的就是讨论如何使设计的计算机能够帮助人们更加安全可靠,更加有效率地完成所要完成的任务。从以上概念可以看出,人机交互是指用户和机器之间相互交换信息。

人机交互技术的应用

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巨星的风采。当然,也由于人与计算机的交互一直受到输入/输出之间信息不平衡的制约,使得用户到计算机的输入带宽不足,在此基础上催生了诸如视线追踪、语音输入等许多新的输入技术。

我们经常可以见到苹果语音助手Siri、微软小冰和微软小娜等一系列的智能聊天机器人,单从微软小冰来看,她集合了中国近7亿网民多年来积累的、全部公开的文献记录,凭借微软在大数据、自然语义分析、机器学习和深度神经网络方面的技术积累,精炼为几千万条真实而有趣的语料库,通过理解对话的语境与语义,不断更新添加的催眠功能、图像识别功能、天气播报功能和语音识别聊天功能等,让人几乎感觉不出是和机器在交谈,实现了超越简单人机问答的自然交互。此外,语音识别功能也逐渐应用于了各品牌的手机平台和譬如各大银行的预约服务机器人等方面。

在手势输入方面,多点触控技术已经广泛应用到了我们生活的方方面面,银行的提款机具有触控技术,医院银行大厅的电脑也支持触控,但是这些其实都是原始的单点触控;如今我们所使用的多点触控技术,可以通过滑动、放大缩小、旋转等在智能手机、平板电脑上实现更自然的操作,微软也开发了win8、win10等操作系统来兼容和支持日渐盛行的多点触控技术和设备;当然,手势输入也娱乐了我们的生活,ps4、wiiu、xbox one等游戏机逐渐兴起,对人动作的识别已经从手势扩展到了整个身体,体感游戏机依靠了高科技的视频动作捕捉技术,令人的身体动作能即时反映到游戏系统中,通过感应人体运动来推动游戏的进行。因为我们的生活并不是传统游戏手柄那样数字化的,我们需要一种模拟现实生活的更为自然的人机交互。

当然,贯穿在我们生活中的并不止以上这些,当我们去餐厅点餐付账时,用指纹识别解锁了自己的手机,然后点开微信支付、支付宝或者Apple Pay;当我们跑步锻炼时,用小米手环记录自己的步速,检测心率是否正常;当我们去影院时,可能想着体验一下新奇的喷水摇椅子的4D电影;生物特征识别、NFC等技术也已不知不觉的渗透到了我们的生活中,它们让人机交互变得便捷、自然。

新兴的谷歌眼镜综合了语音指令识别、眼动识别和触控技术,仅仅通过一个眼镜便可以上网、看视频、获取定位等功能,虽然成本高售价高并不被大众所广泛使用,但是我相信这是一个必然的趋势,再如脑电波控制轮椅的出现,它仅仅使用脑电波控制轮椅,让使用这种轮椅的残疾人无需动用肌肉力量或是发出声音指令,即可让轮椅载着自己行动自如,这并不需要刻意的操作或意识。人机交互未来的发展会让人和机的界限越发的模糊,不仅仅限于机械化的便利,计算机的设计因为人机交互的发展越来越考虑人的需求和情感方面,使得人类可以依赖计算机来帮助自己做事情的程度也大大提高。

人机交互的发展史

诞生于1959年

人机交互的发展历史,是从人适应计算机到计算机不断地适应人的发展史。1959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。1960年,Liklider JCR首次提出人机紧密共栖的概念,被视为人机界面学的启蒙观点。

到1969年,在英国剑桥大学召开了第一次人机系统国际大会,同年第一份专业杂志国际人机研究创刊。可以说,1969年是人机界面学发展史的里程碑。

早期阶段,当时交互的特点是由设计者本人来使用计算机,他们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。随后,计算机的主要使用者——程序员可采用批处理作业语言或交互命令语言的方式和计算机打交道,虽然要记忆许多命令和熟练地敲键盘,但已可用较方便的手段来调试程序、了解计算机执行情况。

很快,人机交互技术进入了图像用户界面时代。世界上首个图形用户界面来自当时名不见经传的施乐公司帕克研究中心,就连比尔·盖茨和史蒂夫·乔布斯都是当时施乐的粉丝,这两位计算机巨头偷师学艺施乐并最终成就了两个伟大的公司微软和苹果。施乐的首台个人计算机奠定了现代计算机的基础,从网络办公室、写字板、图标、菜单再到电子邮件都深受PC鼻祖施乐的影响。可以说施乐在图形用户界面以及桌面比拟的引入开创了现代计算机的先河。

可以说,施乐将计算机中那些只有技术宅才能理解的晦涩抽象工具形象化地处理成小孩子都能理解并掌握的图形化界面,这一切都要归功于桌面比拟将抽象的数字世界“翻译”成具体的图形。

现在的我们早已理解如何去进行计算机操作,比如文件、文件夹、回收站,还有剪切和粘贴等等。这些上个世纪80年代之前还挺抽象的概念现如今已经成为我们现代生活密不可分的一部分。

进入触控时代

鼠标是第一代人机交互的标志,而触控技术的出现则让人机交互模式发生了再一次的变革。

可以说是苹果公司将多点触控推向大众,这颠覆了传统的交互模式,带来全新的基于手势的交互体验。不过,多点触控最初的诞生却并非在苹果。多点触控技术始于1982年由多伦多大学发明的感应食指指压的多点触控屏幕,同年贝尔实验室发表了首份探讨触控技术的学术文献。1984年,贝尔实验室研制出一种能够以多于一只手指控制改变画面的触屏,同时上述多伦多大学的一组开发人员终止了相关硬件技术的研发,把研发方向转移至软件及界面上。微软也在这一年开始研究该领域。

如今,触摸屏已经在我们的生活中随处可见,哪怕很多地方本不应该采用触屏设计。实际上,触屏控制在便捷性、可靠性等方面无法比拟传统的物理实体按键。

在触控技术发展成熟之后,体感技术开始再一次刷新人机交互模式,它利用即时动态捕捉、语音识别等功能,实现了不需要任何手持设备可进行人机交互的全新体验。

目前,全世界在体感技术上的演进,依照体感方式与原理的不同,主要可分为三大类:惯性感测、光学感测以及惯性及光学联合感测。而在应用方面,最初体感技术广泛出现在游戏领域,而后逐渐扩展到其他领域。

全方位感知成为趋势

近年来,人机交互技术领域热点技术的应用潜力已经开始展现,比如智能手机配备的地理空间跟踪技术,还包括可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏等的动作识别技术,甚至于虚拟现实、遥控机器人及远程医疗等的触觉交互技术。

不过,现有的人机交互模式显然还不是人机交互的终极方式,真正意义上的人机交互方式是人将摆脱任何形式的交互界面,输入信息的方式变得越来越简单、随意、任性,借助于人工智能与大数据的融合,能够非常直观、直接、全面地捕捉到人的需求,并且协助我们处理。换句话而言,就是智能设备将懂得我们的潜在的意图,并按照我们的意图进行执行以及反馈。它们就像最了解我们的亲密家人或者朋友一样,成为我们生活中不可或缺的一部分。

事实上,如今的人机交互虽然便捷,但仍然存在不少弊端。比如,虽然随着智能手机的铺天盖地而来,我们的双手终于可以稍稍从键盘上解放了,借助触屏省去原先繁琐的打字输入环节,但用户仍旧未彻底被解放,反而因为对触控交互智能设备的依赖变得越来越不自由,低头族顺势壮大了起来,成了这个时代随处可见的非常“靓丽”的一道风景线。

而在语音识别等新的交互方式上,因为技术成熟度的缘故,存在信息识别困难等问题。

未来的人机交互会是何种形态?业内普遍认为,未来人机交互将主要走向三大方向,即以用户为中心、个性化的生物识别以及全方位感知。事实上,目前研究人员正在开发一种全新的可移动交互系统,此系统能够通过视觉存贮设备将视觉信号转换为命令,有望能全面代替键盘和显示器。

以上就是贤集网小编为大家介绍的人机交互技术有哪几种,人机交互技术的目的,人机交互技术的应用,人机交互的发展史,希望能为大家提供参考帮助。

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