人机交互的发展现状、不足及展望
人机交互的发展现状、不足及展望
摘要：随着人工智能技术的进步,语音交互、图像识别、手势识别、脑机接口等技术都得到了
进一步的发展和运用,但在实际运用过程中,无论是传统交互方式还是创新型交互方式,自身都存
在缺陷,这在一定程度上影响了使用者的体验。文章将通过对人机交互技术的发展和现状的梳理
总结,分析现有人机交互的不足,探索人机交互的未来趋势。
关键词：人机交互; 发展趋势; 物联网; 多模态交互;
人机交互技术是研究系统和用户间交互关系的技术,系统不仅只是计算机界面和程序软件,也可
以是各种各样的机械、设备。1如今,随着人工智能的高速发展,人机交互技术开始和人工智能技
术进行深度结合,并且人机交互从原始的图形界面交互逐步向语音交互、手势识别、脑机接口等
方向拓展。尽管这些交互方式的运用使人们的生活更加便捷,但上述的每一种交互方式都存在着
不可忽视的缺点。因此,当科学技术进一步提升后,探索更加人性化与智能化的人机交互方式成
为人机交互发展的新主题。
一、人机交互的发展
人机交互的起点是文字界面(TUI)交互。计算机最早只存在于实验室,主机庞大,售价极高,使用计
算机的也都是经过专业培养的专家。文字界面是计算机系统最初的样子,它由成千上万条命令行
组成。这些命令行就是人机对话的第一步,用户通过输入命令行来完成与计算机的交流。但它的
缺点十分明显,首先,交互步骤冗长烦琐,想与计算机交流需要输入复杂的命令,用户在此过程中极
易产生疲惫感;其次,学习成本高,除了少数经过专业学习的计算机专家外,大部分的普通人根本无
法顺畅地输入和读懂这些命令行。为了降低学习成本、简化交互流程,让大多数人也能顺畅地使
用计算机, ——人机交互迎来了它的第一次革命 图形界面(GUI)交互。随后,人机交互相继进入手
势识别、语音交互、脑机接口阶段。
(一)图形界面交互
1973 年,在施乐研究中心(Xerox Palo Alto Research Center)诞生的第一个图形界面,为之后图形界
“ ” “ ”面交互的发展指明了方向。当时施乐研究中心的研究员提出 桌面比喻 和纸张范本 的概念,将
电脑想象成一个桌面,各种功能程序就是桌面上的工具,程序文档则是一张张摸不着的电子纸
张。2自此图形界面交互开始走入非计算机技术背景用户的工作生活中,它通过运用实际物品转
化为虚拟物品的概念,帮助用户把抽象的计算机程序具象化,使计算机操作更加符合人们在物理
世界中的心智模型。比如,当我们想把多个文档归为一类时,我们就把它们全部拖动到一个文件
夹里;当我们想把某一个文件删除时,我们可以把文件拖动至回收站,就好像我们在物理世界里将
垃圾丢进垃圾桶一样。在施乐图形界面研究的启发下,比尔·盖茨推出了Windows 操作系统,并获
得巨大成功。
(二)手势识别
手势识别是一种融合先进感知技术与计算机模式识别技术的新型人机自然交互技术,3 计算机通
过识别人类手势,让用户在无需直接接触设备的情况下,就可以使用简单的手势与设备进行交
互。手势识别是人机交互的第二次革命,人们开始尝试脱离传统的键盘、鼠标和触屏,探索并搭
建人机交流的其他桥梁。最初的手势交互是利用定位在手部和肘部的设备,来检测手部运动的轨
迹,进而达到交互的效果。3这种依靠外部设备进行交互的方法虽然准确性高,但在很大程度上阻
碍了人们手势活动的自然表达,因此基于计算机视觉的手势识别和交互技术应运而生。在此基础
上,人的姿态、步态、行为、面部表情识别技术也开始高速发展,由此,人机交互的设计理念开始
“ ” “ ”从以 系统为核心转变为 以用户为核心 。
(三)语音交互
语音交互是人机交互发展中的又一革命性交互方式。最早的语音交互是交互式语音应答
(Interaction Voice Response)系统,用户通过电话拨号的方式与之进行交互,它无法回答用户的问
题,只能向用户播报提前录制好的声音,比如语音信箱、传真提示、拨号提示等。但这种交互式
语音应答系统应用范围窄、交互效率低且交互模式生硬呆板,并无法解决用户生活中的很多实际
问题。
由于交互式语音应答系统的诸多弊端,且无法解决用户的很多实际问题,于是像 Siri、Google、小
爱同学这类集成了视觉和语音交互的移动端 APP,以及Amazon Echo、小度这类纯语音交互的智
能产品诞生了。这些结合 AI 技术的语音交互产品一经问世就广受好评,产品的诞生和成功不仅
证明了语音交互的价值,更加速了语音交互技术的发展。
随着 AI 技术的提升,语音识别和语义理解技术也逐步成熟完善,语音交互类人化成为可能。交互
形式也从一问一答的机械对话进阶至更为流畅的多轮对话,甚至还能识别多国语言和地区方言,
这使得语音交互在灵活度和体验感上产生了质的飞跃。
(四)脑机接口
脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI),是涉及神经科学、认知科学、计算机科学、控制及信息
科学技术、医学等多学科,多领域的人机接口方式,是在大脑与外部环境之间建立的神经信息交
流与控制通道。单向脑机接口允许大脑和计算机或接受脑之间单向传输信号,双向脑机接口允许
大脑和外部设备间进行信号的双向交换。4脑机接口技术可以准确、快速地采集、识别出人脑
在各种思想活动下的脑信号,并利用这些信号来控制外部设备。5
专家最初关注和研究脑机接口的目的,是为了恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究员尝
试通过手术,用侵入式的人工 BCI 装置替换掉原有功能受损的神经或感觉器官,人工耳蜗、人工
视网膜、智能假肢等都在此背景下产生,并成功帮助人们实现了感觉功能恢复和运动功能恢复的
目标。侵入式 BCI 装置的成功,使人们开始关注起半侵入式和非侵入式 BCI 装置的研究,BCI 装
置也不再局限于医学领域的应用。
不需要做任何额外的动作,只需要想一想信息就能动输入,身边的物品就能移动到想象的地方,智
能的假肢使用起来不仅和真实的肢体无异,甚至还能产生触觉反馈。这些无数科幻电影中都出现
过的情节,和曾经看似疯狂的想象,都已通过脑机接口技术成为现实,尽管现在脑机接口技术还不
成熟,但它的出现无不是在告诉我们,未来已来。
二、人机交互的现状和不足
就目前来看,人机交互已经取得了巨大进展,但主流的人机交互方式还是以图形界面交互为主,语
音交互为辅。尽管手势识别、脑机接口在应用层面已经有了很大的进步,但由于技术应用范围、
设备品类、社会法规和伦理道德等问题,发展受限。而位于主流的图形界面交互和语音交互也都
有着无法忽视的短板。
图形界面交互是人们接受度最高、使用率最高、使用时间最长的交互方式,但它依然存在一些不
可忽视的缺陷:一,过度依赖人的视觉系统和设备的电子屏幕,如今智能设备的一大特点就是可视
化,不论是产品自身搭载屏幕还是连接智能手机,都是在进行产品的数据可视化,过量的屏幕和数
据可视化导致信息过载;二,交互方式单一,容易产生疲惫感,绝大多数图形界面交互是通过鼠标点
击、键盘输入和触控的方式来完成交互操作,触控看似是解放了鼠标和键盘,但其在本质上,和鼠
标点击没有任何区别,单一的重复操作会给用户带来疲惫感;三,对视力、肢体(主要是手部)有损
伤的人来说操作困难,由于其对电子屏幕的依赖性和交互方式的单一,用户不论是输入信息还是
读取信息都易受到屏幕尺寸的影响;四,在AR 或VR 等沉浸式虚拟环境中应用性差,特别是当用
户与用户在沉浸式虚拟环境中交流时,以虚拟键盘为主的文字输入会降低用户的体验感。
语音交互作为同时解放人类手眼的信息交互方式,一经问世就广受好评,从搭载语音交互的智能
音箱在市场上的火热情况,就能反映出人们对于更加类人、智能化和自然式交互方式的渴望。语
音交互的优势在于交互方式趋近自然、用户学习成本低、可应用范围广,但语音交互也存在无法
忽视的缺点:一,线性的输入方式,让它无法持续输入和输出较多内容;二,信息识别易受环境影响,
当用户处于比较嘈杂的环境时识别受阻,且无法区分出不同用户的声音,容易导致识别出错。
手势识别能使用户在不佩戴任何额外设备的情况下,和系统进行自然的交互,它和语音交互被视
为驾驶情境下的最佳交互组合,在沉浸式虚拟空间场景中,更是拥有巨大的用户价值,但其一直无
法成为主流交互方式有以下几个原因:一,人的双手在没有外物支撑的情况下,很难长时间停留在
摘要：
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人机交互的发展现状、不足及展望 摘要：随着人工智能技术的进步,语音交互、图像识别、手势识别、脑机接口等技术都得到了进一步的发展和运用,但在实际运用过程中,无论是传统交互方式还是创新型交互方式,自身都存在缺陷,这在一定程度上影响了使用者的体验。文章将通过对人机交互技术的发展和现状的梳理总结,分析现有人机交互的不足,探索人机交互的未来趋势。 关键词：人机交互;发展趋势;物联网;多模态交互;人机交互技术是研究系统和用户间交互关系的技术,系统不仅只是计算机界面和程序软件,也可以是各种各样的机械、设备。1如今,随着人工智能的高速发展,人机交互技术开始和人工智能技术进行深度结合,并且人机交互从原始的图形界...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
价格：免费
属性：4 页
大小：18.4KB
格式：DOCX
时间：2023-03-27
