一、人機(jī)界面簡(jiǎn)介
人機(jī)界面（觸摸屏）的英文是Human Machine InteracTIon，簡(jiǎn)稱 HMI，也可被稱為用戶界面，是一種人與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交流、交流的媒體和對(duì)話界面，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。作為系統(tǒng)與用戶進(jìn)行交互、進(jìn)行信息交換的媒介，實(shí)現(xiàn)了信息的內(nèi)在形式與人們所接受的形式之間的轉(zhuǎn)換。人-機(jī)信息交換涉及的各個(gè)領(lǐng)域都存在著接口。
二、人機(jī)界面的發(fā)展歷程
1.命令語言用戶界面
早期的人機(jī)界面是命令語言人機(jī)界面，人機(jī)對(duì)話是機(jī)器語言。人機(jī)交互只能是命令和查詢，通過用戶對(duì)系統(tǒng)的命令和用戶查詢，完全以文本的形式完成通信。這需要驚人的記憶力和大量的訓(xùn)練，要求操作人員有更高的專業(yè)水平。對(duì)于普通用戶來說，命令語言用戶界面容易出錯(cuò)，不友好，難學(xué)，錯(cuò)誤處理能力弱。所以這個(gè)時(shí)期被認(rèn)為是人機(jī)對(duì)抗的時(shí)期。
2.圖形用戶界面
隨著硬件技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、軟件工程、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進(jìn)步，GraphicUserInterface已經(jīng)產(chǎn)生并廣泛應(yīng)用，成為目前人機(jī)界面的主流。成熟的商用系統(tǒng)包括蘋果的Macintosh、IBM的PM(presentationmanager)、微軟的Windows和運(yùn)行在Unix環(huán)境下的X2Window。圖形用戶界面也叫WIMP界面，即窗口、圖標(biāo)、菜單、指針?biāo)奈灰惑w的設(shè)備組成一個(gè)桌面。其中，窗口是交互的基礎(chǔ)區(qū)域，主要包括標(biāo)題欄、支持移動(dòng)和大小縮放、菜單欄、工具欄和操作區(qū)。窗戶通常是長(zhǎng)方形的，但是現(xiàn)在很多軟件都把它做成不規(guī)則的，這樣看起來會(huì)更有活力和個(gè)性。圖標(biāo)是用來標(biāo)識(shí)一個(gè)物體的圖形符號(hào)，很大一部分來自術(shù)語符號(hào)，第一次接觸需要記住，比如最小化、閉合等。還有一些來自生活的圖標(biāo)，不背也是象形的。比如音箱是調(diào)節(jié)音量，房子是HOME，信封是郵件等等。菜單是供用戶選擇的操作命令。軟件中的所有用戶命令都包含在菜單中。菜單通常通過窗口顯示。常見類型包括工具欄(包括圖形工具欄)、下拉菜單、彈出菜單(右鍵菜單)和級(jí)聯(lián)菜單(多級(jí)菜單)。指針是一個(gè)圖形，用于直觀地描述輸入到系統(tǒng)的定點(diǎn)設(shè)備(鼠標(biāo)或軌跡球)的位置。圖形界面中的指針一般包括箭頭、十字、文本輸入I、等待沙漏等等。圖形用戶界面可以同時(shí)顯示不同種類的信息，使用戶可以在多個(gè)環(huán)境之間切換，而不會(huì)失去作業(yè)之間的聯(lián)系。用戶可以通過下拉菜單方便地執(zhí)行任務(wù)，大大提高了交互效率，鍵盤輸入更少。這個(gè)時(shí)期被認(rèn)為是人機(jī)協(xié)調(diào)期。
3.多媒體用戶界面
多媒體技術(shù)的快速發(fā)展為人機(jī)界面的進(jìn)步提供了契機(jī)。在原本只有靜態(tài)媒體的用戶界面中，多媒體技術(shù)引入了動(dòng)畫、音視頻等動(dòng)態(tài)媒體，尤其是音頻媒體，極大地豐富了計(jì)算機(jī)信息的形式，拓寬了計(jì)算機(jī)輸出的帶寬。同時(shí)，多媒體技術(shù)的引入也提高了人們對(duì)信息表達(dá)的選擇和控制能力，增強(qiáng)了信息表達(dá)與人的邏輯和創(chuàng)造力的結(jié)合，拓展了人的信息處理能力。多媒體用戶可以提高接收信息的效率，因此多媒體信息比單一媒體信息更有吸引力，更有利于人們對(duì)信息的主動(dòng)探索。
遺憾的是，盡管多媒體用戶界面在信息輸出方面變得更加豐富，但它仍然迫使用戶在信息輸入方面使用常規(guī)的輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)和觸摸屏)，即輸入為單通道，輸入和輸出呈現(xiàn)出極大的不平衡性，限制了它的應(yīng)用。雖然多媒體和人工智能技術(shù)的結(jié)合將改變這種狀況，但今天的多媒體用戶界面仍處于探索和改進(jìn)的過程中。此時(shí)，多渠道用戶界面研究的興起無疑為解決人機(jī)界面的投入產(chǎn)出失衡帶來了更大的希望。
4.多通道用戶界面
自20世紀(jì)80年代末以來，多模態(tài)人機(jī)界面已經(jīng)成為人機(jī)交互技術(shù)研究的一個(gè)全新領(lǐng)域，在國(guó)際上受到高度重視。多通道用戶界面的研究正是為了消除目前圖形用戶界面——WIMP/GUI和多媒體用戶界面通信帶寬不平衡的弊端。在多通道用戶界面中，新增了交互通道、設(shè)備和技術(shù)，如視覺、語音、手勢(shì)等。，全面采用，讓用戶可以通過多種渠道進(jìn)行自然、并行、協(xié)作的人機(jī)對(duì)話，而機(jī)器則可以通過整合多種渠道準(zhǔn)確、不準(zhǔn)確的輸入，捕捉用戶的交互意圖，從而提高交互的自然度和效率。在研究中，鍵盤和鼠標(biāo)以外的輸入通道主要是語音和自然語言、手勢(shì)、書寫和眼球運(yùn)動(dòng)，具體的系統(tǒng)研究是主要的。
多通道用戶界面和多媒體用戶界面共同提高了人機(jī)交互的自然性和效率。其中，多媒體用戶界面主要關(guān)注用戶理解和接受計(jì)算機(jī)輸出信息的效率，多通道用戶界面主要關(guān)注用戶輸入信息的方式和計(jì)算機(jī)對(duì)用戶輸入信息的理解。今天研究的多渠道人機(jī)界面的目標(biāo)可以概括為:讓用戶盡可能利用現(xiàn)有的日常技能與電腦進(jìn)行交互；使人機(jī)交流信息的吞吐量更大更豐富，充分發(fā)揮人機(jī)交流的不同認(rèn)知潛能；它吸收了人機(jī)交互技術(shù)的成果，兼容傳統(tǒng)的用戶界面，尤其是廣泛流行的GUI，使老用戶和專家用戶的知識(shí)和技能得到利用。
在人機(jī)交互過程中，人們不滿足于在屏幕上顯示或打印出信息，還需要與視覺和聽覺器官進(jìn)行交互，于是就有了多媒體用戶界面。人們不滿足于單通道輸入，應(yīng)該更多地利用嗅覺、觸覺以及身體、手勢(shì)或密碼的交互，所以他們有多通道的用戶界面。人也需要更自然地“進(jìn)入”環(huán)境空間，形成人與機(jī)器的“直接對(duì)話”，獲得“身臨其境”的體驗(yàn)。所以有虛擬現(xiàn)實(shí)人機(jī)界面。
