打開電腦，輕敲鍵盤，微點(diǎn)鼠標(biāo)，如今已是不能稱為“高科技”的尋常生活和辦公方式；觸摸屏，二維碼，語音操作，也應(yīng)用得越來越廣泛。然而，輕松享受這一切的現(xiàn)代人，是否想過這些技術(shù)是如何發(fā)明出來的，未來的電子設(shè)備又將帶來哪些便利？

4月21日，在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家科學(xué)圖書館“科學(xué)人講壇”系列講座之“人機(jī)交互的技術(shù)”再次喚起人們對(duì)人機(jī)交互的好奇與期待，未來，人機(jī)交互又會(huì)給人類帶來哪些新的體驗(yàn)?zāi)兀?/p>

過去： 計(jì)算機(jī)在“傻瓜化”中走向成熟

人機(jī)交互（Human Computer Interaction，簡(jiǎn)稱HCI），指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對(duì)話語言，以一定的交互方式，為完成確定任務(wù)的人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換過程。

計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程在一定程度上也反映了早期人機(jī)交互的特性。當(dāng)大型計(jì)算機(jī)剛研制出來的時(shí)候，很少有人會(huì)關(guān)注使用者的感覺，一切都圍繞機(jī)器的需要來組織，程序員通過打孔卡片來輸入機(jī)器語言，輸出結(jié)果也是機(jī)器語言，那個(gè)時(shí)候同計(jì)算機(jī)交互的重心是機(jī)器本身。

17世紀(jì)歐洲數(shù)學(xué)家帕斯卡發(fā)明了最早的“計(jì)算機(jī)”——機(jī)械式計(jì)算機(jī)，通過轉(zhuǎn)動(dòng)大大小小的齒輪實(shí)現(xiàn)計(jì)算功能。1946年，第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)的誕生拉開了計(jì)算機(jī)成長(zhǎng)的序幕，它不僅是個(gè)占地170平方米的龐然大物，而且人們當(dāng)時(shí)只能通過穿孔機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息的輸入和輸出。“最早期的計(jì)算機(jī)都是沒有顯示器的，把顯示器結(jié)合到計(jì)算機(jī)當(dāng)中是一項(xiàng)重要革新。”

現(xiàn)代電腦鍵盤的布局來源于打字機(jī)，也就是現(xiàn)在全世界普遍使用的“QWERTY鍵盤”：第一行開頭6個(gè)字母是Q、W、E、R、T、Y的鍵盤布局。其實(shí)，打字機(jī)的鍵盤最初是按照26個(gè)英文字母順序排列的，但如果打字速度過快，某些鍵的組合就很容易出現(xiàn)卡鍵故障，于是后來的打字機(jī)就將常用的鍵位盡可能遠(yuǎn)的分開，有效避免了卡鍵問題。

從50年代到70年代，計(jì)算機(jī)變得體積更小、功能更強(qiáng)、可靠性更高，期間也伴隨著鼠標(biāo)的發(fā)明、從字符向圖形用戶界面轉(zhuǎn)換的革命性突破。

到了80年代，計(jì)算機(jī)的魅力開始無限生長(zhǎng)，一系列新突破接踵而至。筆記本電腦的雛形于1968年由個(gè)人計(jì)算機(jī)之父阿倫·凱設(shè)計(jì)出來；1981年第一臺(tái)為商務(wù)應(yīng)用設(shè)計(jì)的PC電腦已具有了桌面電腦的主要特征，卻因?yàn)樵靸r(jià)高昂而失敗，將個(gè)人電腦市場(chǎng)讓給了緊隨其后的IBM和蘋果。

1984年，蘋果公司推出了采用圖形用戶界面的個(gè)人電腦Macintosh（蘋果機(jī)）。圖形用戶界面和鼠標(biāo)的結(jié)合，讓電腦首次成為一種“所見即所得”的視覺化設(shè)備，使用者不用面對(duì)一行行冰冷枯燥的字符即可操作，帶來了全新的使用體驗(yàn)，個(gè)人電腦的時(shí)代由此拉開帷幕。

現(xiàn)在： 計(jì)算機(jī)開始不斷適應(yīng)人類需求

盡管至今仍然沒有一臺(tái)計(jì)算機(jī)能像人類一樣思考，但早在第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生之前，工程師與科學(xué)家們就已經(jīng)開始研制新的智能交互模式，讓人與計(jì)算機(jī)的互動(dòng)更加適應(yīng)人類的需求。

如今，新的科學(xué)技術(shù)的沖擊，使得個(gè)人電腦正在平板電腦、智能手機(jī)等新型終端設(shè)備面前不斷敗退。采用語音、手勢(shì)、表情等方式讓普通人更加自然地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互已經(jīng)成為可能。

當(dāng)你拿起手機(jī)或平板電腦的一刻，已經(jīng)開始了人機(jī)交互，帶有觸控效果的顯示屏幕、觸摸面板則能夠讓你體現(xiàn)手寫觸控的美妙。而原理很直接，就是將在手寫設(shè)備上書寫時(shí)產(chǎn)生的手寫軌跡有效地被識(shí)別成漢字。

此外，語音交互則是人機(jī)交互中最直接的一種方式，正在被越來越多的用戶接受和使用，蘋果、谷歌、微軟等國(guó)際IT巨頭都把語音作為新一代產(chǎn)品的重要競(jìng)爭(zhēng)特性。

目前蘋果智能手機(jī)的最新版本iPhone4S，其中一大亮點(diǎn)就是推出了基于語音技術(shù)的Siri功能，它可以令iPhone4S變身為一臺(tái)智能化設(shè)備，利用Siri用戶可以通過手機(jī)讀短信、介紹餐廳、詢問天氣、語音設(shè)置鬧鐘等。Siri支持自然語言輸入，并且可以調(diào)用系統(tǒng)自帶的天氣預(yù)報(bào)、日程安排、搜索資料等應(yīng)用，還能夠不斷學(xué)習(xí)新的聲音和語調(diào)，提供對(duì)話式的應(yīng)答。

中國(guó)科學(xué)院自動(dòng)化研究所模式識(shí)別國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員陶建華指出：“雖然Siri所使用的語音交互技術(shù)在上個(gè)世紀(jì)90年代就不斷有人嘗試，但Siri還是在應(yīng)用模式和商業(yè)模式上有很多新的突破。”

再想想電子游戲廳的跳舞機(jī)、用手柄操作的拳擊比賽等游戲，可以直接通過語音、手勢(shì)、身體動(dòng)作方式來讓跳舞機(jī)和比賽中的“你”接收到指令，這會(huì)使人和計(jì)算機(jī)的交互變得更加友好?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)技術(shù)，還能讓電腦確定“面前”使用者的更多特征，包括身份、大致年齡、注意力的焦點(diǎn)、臉部表情、姿勢(shì)、手勢(shì)和一般的活動(dòng)，并作出相應(yīng)的反饋。

未來： 計(jì)算機(jī)慢慢隱到后臺(tái)

毫無疑問，計(jì)算機(jī)的每一個(gè)創(chuàng)造都是以人類自身需求為出發(fā)點(diǎn)，每一個(gè)小小的改進(jìn)都會(huì)帶來一場(chǎng)創(chuàng)新的革命。從用戶角度來說，人機(jī)交互就是一種如何讓產(chǎn)品易用、有效而讓人愉悅的技術(shù)。

虛擬的“奧巴馬”可以替你說出你想說的話，你會(huì)感到驚奇嗎？人機(jī)交互技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)已經(jīng)讓這成為現(xiàn)實(shí)。未來，人機(jī)交互能否帶來更多意想不到的體驗(yàn)？

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新一代信息技術(shù)投入使用，“計(jì)算機(jī)”可以不再是一臺(tái)臺(tái)大大小小的機(jī)器，而會(huì)變得“無處不在”，人與電腦正在共同進(jìn)入一個(gè)相互依存的時(shí)代。

“計(jì)算機(jī)正在慢慢隱入后臺(tái)，人可以以更自然的方式與其對(duì)話，甚至可以直接與一個(gè)智能空間進(jìn)行交互。比如，當(dāng)你說‘能不能把燈光調(diào)暗一些？’的時(shí)候，后臺(tái)的電腦就會(huì)根據(jù)這個(gè)指令控制燈光開關(guān)。”陶建華說，這里面很多技術(shù)的雛形已經(jīng)實(shí)現(xiàn)并產(chǎn)生了實(shí)際應(yīng)用，當(dāng)然，完全自然的人機(jī)交互方式還需要很長(zhǎng)的路要走。

未來，人類將可以使用多模態(tài)方式與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交流，即多種模態(tài)同時(shí)使用共同協(xié)作完成輸入/輸出功能。未來人機(jī)交互的模式有可能是現(xiàn)有模式的集大成者并逐步完善，給用戶一種完美體驗(yàn)。

還記得《鋼鐵俠2》里的托尼-斯達(dá)克在自己實(shí)驗(yàn)室里揮動(dòng)手筆便能操作電腦嗎？這些情景在科幻大片中再常見不過了。不久的將來，你在空中畫幾個(gè)數(shù)字就能表示在撥打電話，或許和機(jī)器人談場(chǎng)戀愛的設(shè)想也會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，就像《機(jī)器管家》中的安德魯不只是會(huì)做家務(wù)的機(jī)器人，他還會(huì)和主人一起歡笑，懂得人類的習(xí)俗，體會(huì)人類的情感，并與人類談戀愛。

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人機(jī)交互技術(shù)領(lǐng)域熱點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用潛力已經(jīng)開始展現(xiàn)。比如可穿戴式計(jì)算機(jī)、普適計(jì)算等技術(shù)，這些技術(shù)應(yīng)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、浸入式游戲、遠(yuǎn)程醫(yī)療等交互環(huán)境中，有效的改善了人們的生活。熱點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)是機(jī)遇也是挑戰(zhàn)，目前在計(jì)算機(jī)視覺、語音識(shí)別、自然語言理解等方面仍有許多重要的課題還沒有很好的解決，仍將是人機(jī)交互的重要研究工作，多通道的整合也是人機(jī)交互的熱點(diǎn)，另外，與“無所不在的計(jì)算”“云計(jì)算”等相關(guān)技術(shù)的融合與促進(jìn)也需要繼續(xù)探索。

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