人机交互技术笔记

第一章：绪论

1.什么是人机交互？

人机交互（Human-Computer Interaction，HCI）广义上讲，是关于设计、评价和实现供人们使用的计算机系统，且围绕这个方面的主要现象进行研究的科学。狭义上讲，人机交互技术主要是研究人与计算机的信息交互，主要包括人到计算机和计算机到人两部分。

2.简单介绍人机交互技术的研究内容

人机交互的研究内容十分广泛，涵盖了建模、设计、评估等理论和方法，以及在Web、移动计算、虚拟现实等方面的应用研究，主要包括以下内容：

• 人机交互界面表示模型及其设计方法

一个交互界面的优劣，直接影响到软件开发的成败。友好的人机交互界面的开发离不开好的交互模型与设计方法。因此，研究人机交互界面的表示模型与设计方法是人机交互的重要研究内容之一。

• 可用性分析与评估

可用性是人机交互系统的重要内容，它关系到人机交互能否达到用户期待的目标，以及实现这一目标的效率与便捷性。对人机交互系统的可用性分析与评估的研究主要涉及到支持可用性的设计原则和可用性的评估方法等。

• 多通道交互技术

主要研究多通道交互界面的表示模型、多通道交互界面的评估方法以及多通道信息的融合(视觉、听觉、触觉和力觉)等。其中，多通道融合是多通道用户界面研究的重点和难点。

• 认知与智能用户界面

最终目标是使人机交互和人人交互一样自然、方便。上下文感知、三维输入、语音识别、手写识别、自然语言理解等都是认知与智能用户界面解决的重要问题。

• 群件

群件是指为群组协同工作提供计算机支持的协作环境，主要涉及个人或群组间的信息传递、群组内的信息共享、业务过程自动化与协调以及人和过程之间的交互活动等。目前，与人机交互技术相关的研究内容主要包括群件系统的体系结构、计算机支持的交流与共享信息的方式、交流中的决策支持工具、应用程序共享以及同步实现方法等内容。

• Web设计

重点研究Web界面的信息交互模型和结构，Web界面设计的基本思想和原则，Web界面设计的工具和技术，以及Web界面设计的可用性分析与评估方法等内容。

• 移动界面设计

移动计算（Mobile Computing）、普适计算（Ubiquitous Computing）等技术对人机交互技术提出了更高的要求，面向移动应用的界面设计已成为人机交互技术研究的一个重要内容。由于移动设备的便携性、位置不固定性、计算能力有限性以及无线网络的低带宽高延迟等诸多的限制，移动界面的设计方法、移动界面可用性与评估原则、移动界面导航技术以及移动界面的实现技术和开发工具，都是当前人机交互技术研究的热点之一。

3.HIC的发展历史

作为计算机系统的一个重要组成部分，人机交互技术一直伴随着计算机的发展而发展。人机交互技术的发展过程，也是从人适应计算机到计算机不断适应人的发展过程。它经历了如下几个阶段：

• 命令行界面交互阶段

计算机语言经历了由最初的机器语言、汇编语言，直至高级语言的发展过程。这个过程也可以看作是人机交互的早期发展过程。

命令行界面可以看作第一代人机界面。

• 图形用户界面（GUI）交互阶段

图形用户界面的出现使人机交互方式发生了巨大变化。GUI的主要特点是桌面隐喻、WIMP技术、直接操纵和“所见即所得”。与命令行界面相比，图形用户界面的自然性和交互效率都有较大的提高。

• 自然和谐的人机交互阶段

基于语音、手写体、姿势、视线、表情等输入手段的多通道交互是其主要特点。

目的是使人能以声音、动作、表情等自然方式进行交互操作。

主要研究内容包括：多通道交互，情感计算，虚拟现实，智能用户界面，自然语言理解

简述：命令行图形用户界面交互（GUI）自然和谐的人机交互

第二章：感知和认知基础

1.人机交互过程中人们经常利用的感知有哪几种？每种感知 有什么特点？

视觉、听觉、触觉、力觉、内部感觉。

视觉感知特点：

眼睛和视觉系统的物理特性决定了人类无法看到某些事物；
视觉系统进行解释处理信息时可对不完全信息发挥一定的想象力。进行人机交互设计需要清楚这两个阶段及其影响，了解人类真正能够看到的信息。

听觉感知特点：

听觉感知传递的信息仅次于视觉，可人们一般都低估了这些信息。人的听觉可以感知大量的信息，但被视觉关注掩盖了许多。

听觉所涉及的问题和视觉一样，即接受刺激，把它的特性转化为神经兴奋，并对信息进行加工，然后传递到大脑。

人类听觉系统对声音的解释可帮助设计人机交互界面中的语音界面。

触觉感知特点：

触觉在交互中的作用是不可低估的，尤其对有能力缺陷的人，如盲人，是至关重要的

触觉的感知机理与视觉和听觉的最大不同在于它的非局部性

• 温度感受器-冷热
• 伤害感受器-疼痛
• 机械刺激感受器-压力

实验表明，人的手指的触觉敏感度是前臂的触觉敏感度的10倍。对人身体各部位触觉敏感程度的了解有助于基于触觉的交互设备的设计。

力觉感知特点：

力觉感知一般是指皮肤深层的肌肉，肌腱和关节运动感受到的力量感和方向感。

内部感觉特点：

内部感觉是指反应机体内部状态和内部变化的感觉，包括：体位感觉，内脏感觉，深度感觉

人的体位感知器分为三种：

• 快速适应感受器：感受四肢在某个方向的运动
• 慢速适应感受器：感受身体的移动和静态的位置
• 位置感受器：感受人的一条胳膊或腿在空间的静止位置

2.人的知觉特性有哪些？

知觉的选择性、知觉的整体性、知觉的理解性、知觉的恒常性。

• 知觉的选择性

分化对象和背景的选择性是知觉最基本 的特性，背景往往衬托着、弥漫着、扩 展着，对象往往轮廓分明、结构完整。

• 知觉的整体性

当一个残缺不全的部分呈现到眼前时，人 脑中的神经联系马上被激活，从而把知觉对 象补充完整。

• 知觉的理解性

旧经验与新刺激建立多维度、多层次的 联系，以保证理解的全面和深刻。

• 知觉的恒常性

当客观条件在一定范围内改变时,人的 知觉映象在相当程度上却保持着它的 稳定性,即知觉恒常性.

3.人的认知过程分为哪几类？影响认知的因素有哪些？

• 感知和识别、注意、记忆、问题解决、语言处理。
• 情感、人的个性差异、动机和兴趣

4.什么是概念模型和分布式认知模型？

概念模型指的是一种用户能够理解的系统描述，它使用一组集成的构思和概念，描述系统做什么，如何运作，外观如何等。

对概念模型的认知包括：思维模型、信息处理模型、外部认知模型。

• 思维模型

人们在学习和使用系统的过程中，积累了有关如何使用系统的知识，而且在一定程度上，也积累了有关系统如何工作的知识。

• 信息处理模型

人们把大脑视为一个信息处理机，信息通过一系列有序的处理阶段进、出大脑。在这些阶段中，大脑需要对思维表示（包括映像、思维模式、规则和其他形式的知识）进行各种处理（如比较和匹配）

• 外部认知模型

解释人们在与不同外部表示相交互时涉及的认知过程。

主要目的：详细说明在不同的认知活动、认知过程中使用不同表示的好处，主要包括：

• 将信息、知识表面化以减轻记忆负担；
• 设计有利于人的信息表示及处理工具，减轻计算负担；
• 标注和认知追踪。

总体原则：在界面上提供外部表示，以减轻用户的记忆和计算负担。为此，设计人员需要开发不同类型的可视化信息，以便用户解决某个问题，扩充和增强认知能力。

分布式认知模型：

将认知主体和环境看作一体的认知理论，分布式认知活动是对内部和外部表象的信息加工过程。一个分布式认知系统可被看作包含多个主体、多种工具和多样技术，协调内外部表象，且有助于提供一种动态信息加工的系统。

主要目的：从信息传播媒介的角度来描述交互。也就是说，它考虑的是信息如何表示，信息在流经不同个人以及使用不同物体时是如何重新表示的。这类信息的转变也称为“表示状态的转变”。

特征：

• 强调个体与外部表象的结合，重视人工制品的作用
• 强调认知的分布性
• 强调交互作用和信息共享
• 关注具体情境和情境脉络