【人机交互】
拼译：human computer interaction
广义地说是一个跨计算机科学、认知学、人类工程学、心理学等学科的边缘研究领域。它主要研究人与计算机组成的人机系统在完成一个统一的任务两者的相互影响以及如何协调工作。本词条从计算机科学角度论述人机交互，在此前提下人机交互被定义为计算机的使用者与计算机系统之间按照一定的约定互相交换消息的过程。
随着计算机的普及、交互式系统的广泛使用以及非计算机专业用户的大量增加，限制计算机系统发挥作用的已不仅仅是它的计算能力，而且包括它的交互能力。计算机系统的优劣，不仅由其计算能力决定，而且主要由其交互能力决定。交互技术变得十分重要，它不仅成为计算机系统的重要组成部分，并且成为决定其成功与否的关键。因此深入研究人机交互，提高计算机系统的友善性和可用性，缩短用户与计算机的距离，具有十分重要的意义。1946年随着第1台计算机的诞生，人机交互亦同时产生。但由于当时计算机的限制，其操作均由专业人员进行，还没有认识到人机交互的重要性，系统的交互能力极其低下。第1篇有关人机交互的论文是利克里德(J．C．R．Licklider)发表于1960年的《人机共生》(Man-computer symbiosis)，它第1次明确提出了人机交互的一些基本思想，它所提倡的共生的目标，至今仍是人机交互最终目的之一。之后，人机交互渐为人所知。60年代，分时交互式系统的出现，成为人机交互发展史的第一个里程碑，对人机交互的发展，起了极大的推动作用。早期的计算机采用批处理方式与用户交互，用户通过作业控制语言控制计算机的运行，计算机极难使用。60年代中期，分时交互式系统的出现，为非计算机人员直接使用计算机提供了便利条件。同时非计算机人员发现了与计算机交流存在一定的困难，促使专家开始研究人机交互问题。这一时期的主要研究是围绕设计虚拟显示终端VDT(Virtual Display Terminal)进行的。人机交互发展的第二个里程碑是1978年微型计算机的诞生。它将计算机的应用推向了更高的层次。人机交互系统的好坏，成为软件制造商及用户衡量一个软件的标准。它极大地促进了人机交互的发展。鼠标、光笔、扫描仪等交互设备的出现，为改善人机交互提供了物质基础。如果说微型计算机的出现使人们充分认识人机交互重要性的话，80年代中后期微型计算机处理速度、显示能力的大幅度提高，使得设计一个真正友善的人机交互软件成为可能。这一阶段，人机交互研究发展十分迅猛，领域不断扩大，由跨学科的边缘学科发展成为一门独立的学科。会话独立性是人机交互研究的基础，它认为一个交互式系统由两部分组成，一部分是用户所需的功能(称之为计算部分)，另一部分是系统提供用户使用这组功能的手段(称之为会话部分)。会话独立性强调将会话部分和计算机部分明显分离开来，分别设计，分别实现。它使得人机交互的研究可以集中于交互本身而忽略具体应用系统的功能部分，从而可从更深更广的角度探讨人机交互。人机交互的研究，主要涉及人机交互方式、人机交互模型、人机交互表示和人机交互软件的开发工具和方法。将人机交互与人工智能及认知科学相结合，也是人工交互的研究领域。交互方式是一种帮助用户和计算机按照一定顺序进行消息交换的特定技术。目前它分为6类：提问及回答、菜单选择、表格填充、命令语言、自然语言和直接操纵。其中直接操纵是当前研究重点。它允许用户通过对一组表示现实世界有兴趣的物体的可见表示的操纵，执行任务和观察结果，便于用户使用。但由于此类接口与应用语义紧密相关，且需要有图形的支持，因此较难开发，无统一的方法及工具。人机交互模型是对人机交互的一般过程及结构的描述。傅里(J．D．Foley)1982年提出了基于语言的模型，它从语言的词法、语法等角度分析描述人机交互，并将接口划分为词法、句法、语义和概念等部分并加以设计。较著名的非语言模型有布鲁法克(H．G．Borufka)1982年提出的会话细胞模型及本巴塞特(I．Benbasat)1984年提出的交互事件模型。侧重描述人机接口和系统的关系是另一个研究人机交互模型的途径。这方面的例子有1985年格林(M．Green)的Seeheim模型及库塔兹(J．Coutaz)的会话插座模型。接口设计者用于表达和记录其设计的机制称为接口的表示。最为广泛使用的两种表示技术是基于BNF(Backus Naur Forms)和状态转换图的方法。BNF是一种常用的用于描述语言语法的方法，但它不能表示上下文的相关性，是一种高度结构化、层次式的语言，不易理解。BNF是一种正文表示方法，而状态转换图则是一种用图形表示接口的方法，它用图的结点表示状态，用弧来联结各结点之间状态的转换。与BNF相比，它是一种更容易理解的表示方法。除了上述两种方法外，会话语言及基于事件的表示也是表示方法之一。上述方法均存在表示抽象层次低，不利于表示大型复杂接口，开发维护困难等问题。1989年傅里(J．D．Foley)等提出了Schemata，它用知识作为接口表示形式，探讨了在更加抽象的层次上研究、刻划、描述人机交互的问题。人机交互开发工具研究主要侧重于开发环境。典型的如用户接口管理系统UIMS(User Interface Management System)。UIMS是一组通用的支持用户接口开发及运行的工具。但目前这类工具只能支持简单的接口，如命令语言等的开发和运行。而对于复杂的接口(如直接操纵接口)，由于其接口与应用语义紧密相关，则UIMS无法支持。人机交互的开发方法主要参照软件开发的瀑布模型或对之的扩充，如瓦塞曼(A．I．Wasserman)1986年提出的用户软件工程USE。另外，快速原型技术也被广泛应用于人机交互软件的开发。将人机交互与人工智能技术、认知科学相结合，充分将其研究成果用于人机交互的设计，是人机交互又一研究方向。通过探讨人的表达模型及认知方法，使人机交互建立在上述基础之上，从而达到缩短人机距离的目的。由于受对人本身思维认知过程的认识的限制，人机交互在这方面正处于探索阶段。将用户有关的知识组织成“用户模型”嵌入人机交互设计从而增强接口的交互能力是这方面的尝试之一。图形用户接口是人机交互当前的又一研究重点。图形用户接口主要具有以下特征：(1)操作控制设备，如鼠标；(2)可用鼠标控制的屏幕菜单；(3)显示运行结果的窗口；(4)一组供用户告诉计算机干什么和怎么干的图符。Xerox公司的Star是一个图形用户接口系统。Apple公司Macintosh微机的成功主要归功于它的图形用户接口。1984年MIT推出X窗口系统并逐渐成为窗口系统的工业标准，它不仅极大地提高了接口的可移植性，推进了图形用户接口的发展，同时亦朝着接口的标准化迈出了重要的一步。进一步改善人机交互的友善性，提出对用户而言更加自然的交互方式，包括多介质(multi-media)以及超正文(hypertext)的使用，是今后研究的方向。研究更加抽象的表示方法，如知识，取代低级的表示，从而缩短设计者与用户的距离，将会给人机交互软件的开发及维护提供更加方便的手段，促进新方法、新工具的产生。人机交互标准化亦是今后发展趋势。探讨建立在一定理论而不是感性基础上的人机交互模型，使人与计算机系统的交互象人与人的交互一样方便，从而最终实现利克里德提出的人机共生的目标，将是研究的主要方向。【参考文献】：1 Licklider J C R．IRE Transactions on Human Factors in Electronics．1960，HFE－1∶4～112 Card S K，Moran T P，Newell，A．The psychology of human-computer interaction．N J，Lawrence Erlbaum．19833 Hutchins E L，Hollan J D，Norman D A．Direct manipulation interfaces．In：User centered system desigh．N J：Lawrence Erlbaum．19864 Wasserman A I，Pircher P A，Shewmake D T，et al．IEEE Transactions on Software Engineering．1986，SE－12(2)：326～3455 Kasik D J，Lund M A，Ramsey H W．IEEE Soflware．1989，1∶54～616 Kass R，Finin T．International Journal of Intelligent System．1989，1∶54～617 Robertson S P，Zachary W，Black J B．Cognition，computation and cooperation．N J，Ablex，1990(南京大学杜兴博士撰)
