人機(jī)接口技術(shù)的現(xiàn)狀與未來

人機(jī)接口技術(shù)的現(xiàn)狀與未來-2006級(jí)計(jì)算機(jī)雙語(yǔ)班陳第 在經(jīng)濟(jì)社會(huì)迅速發(fā)展的今天，計(jì)算機(jī)的改革進(jìn)化也日新月異。就個(gè)人電腦而言，其趨勢(shì)是體積越來越小，性能越來越好，重量越來越輕，人機(jī)交互越來越方便。目前，筆記本電腦已經(jīng)漸漸在取代臺(tái)式機(jī)，其優(yōu)勢(shì)就在于輕巧、便攜，也可以說是因?yàn)槠潴w現(xiàn)了個(gè)人電腦發(fā)展的趨勢(shì)。然而，目前筆記本相對(duì)于臺(tái)式機(jī)的改進(jìn)大部分還停留在體積和重量上的改進(jìn)，性能當(dāng)然也在一直跟上，而另外一個(gè)很重要的方面——人機(jī)交互的方便性卻仍然沒有很好地體現(xiàn)出來。人機(jī)交互的方便性在硬件層次上很大程度由人機(jī)接口技術(shù)來決定。人機(jī)接口，又稱輸入/輸出設(shè)備接口，或者簡(jiǎn)稱I/0接口，是計(jì)算機(jī)和人之間的連接界面，通過該接口可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與人之間的信息交換。目前的人機(jī)接口技術(shù)主要表現(xiàn)為鼠標(biāo)和鍵盤的操作。而事實(shí)上，鼠標(biāo)在1964年就已經(jīng)誕生了，發(fā)明者是美國(guó)的恩格爾巴特，其商業(yè)運(yùn)用是在1981年左右。鍵盤就顯得更早了，最早的鍵盤是在十八世紀(jì)。這也就難怪有的IT人士抱怨計(jì)算機(jī)的發(fā)展太慢了，許多東西只是改變外觀而沒有從理念上去改變。的確，鼠標(biāo)和鍵盤的發(fā)展也就只是一直在改進(jìn)其外觀、準(zhǔn)確度、耐用度和易用度而已。從機(jī)械鼠標(biāo)、滾球鼠標(biāo)、光學(xué)機(jī)械鼠標(biāo)、光電鼠標(biāo)到光學(xué)鼠標(biāo)，鼠標(biāo)的變化是看得見的。它使得人們對(duì)電腦桌面的操作變得更加方便。自IBM推出商用電腦鍵盤以來，鍵盤也一直在變化，然而其布局還是比較固定的。自微軟提出“人體工學(xué)鍵盤”以來，各大廠商設(shè)計(jì)鍵盤都考慮了更多的人體舒適度的設(shè)計(jì)，從而使鍵盤變得更為人性化。另外，也有從功能等方面改進(jìn)鍵盤的，如市場(chǎng)上的多媒體鍵盤，其可以直接控制音頻、視頻等的播放。從連接方式上看，鼠標(biāo)和鍵盤也日益向著無線連接的方向發(fā)展，這一方面跟有線電話向著無線電話的方向發(fā)展一樣。鼠標(biāo)和鍵盤作為當(dāng)前人們最為習(xí)慣的人機(jī)接口設(shè)備，對(duì)于IT業(yè)來說也算有較長(zhǎng)一段時(shí)間了。隨著人們對(duì)人機(jī)交互設(shè)備的智能化、方便化、人性化的要求的不斷上升，鼠標(biāo)和鍵盤的改進(jìn)已經(jīng)不能滿足所有人的愿望了。所以，新一代的人機(jī)接口技術(shù)正在悄然出現(xiàn)。觸摸技術(shù)的發(fā)展使得觸摸板和觸摸屏的使用成為人機(jī)交互的一種新方式。目前幾乎所有的筆記本電腦都配置有觸摸板，用戶可以使用它來代替鼠標(biāo)。當(dāng)然，就筆記本電腦而言，觸摸板不見得會(huì)比鼠標(biāo)好用多少，有的人反而覺得用鼠標(biāo)更加方便些。但是，觸摸屏在手機(jī)上的使用卻是實(shí)實(shí)在在地方便了用戶。目前較為高端的手機(jī)尤其是智能機(jī)大多是使用觸摸技術(shù)，因?yàn)槭謾C(jī)鍵盤較小，使用不方便，又沒有鼠標(biāo)，所以這種觸摸屏技術(shù)在手機(jī)上推廣顯得十分迅速。同時(shí)，我們也不能輕視電腦上的觸摸屏的發(fā)展。從微軟推出其新一代桌面電腦（MicrosoftSurface）后，我們看到觸摸技術(shù)將會(huì)引起電腦的新一輪變革。微軟的桌面電腦的理念就是可以把電腦桌面放到日常生活中的地方，如茶幾、寫字臺(tái)等，無須鍵盤鼠標(biāo)的使用，即可在偌大一個(gè)桌面上通過手指或者其他工具觸摸拉動(dòng)菜單、文件等，非常自然方便，富于人性化(顯然這么大桌面和視野，使用鍵盤鼠標(biāo)輸入的非常不友好的)。隨著人工智能的理念的發(fā)展，以電腦為代表的智能處理工具必將更加深入人們的生活，而微軟的這款采用多點(diǎn)觸摸技術(shù)的MicrosoftSurface將成為這種趨勢(shì)的領(lǐng)頭羊。除了觸摸技術(shù)，肢體語(yǔ)言和語(yǔ)音交互也很可能成為未來人機(jī)接口的另外兩大新技術(shù)。某種程度上講，肢體語(yǔ)言和語(yǔ)音交互都不能算是新東西，因?yàn)槿粘Ｉ钪写蠹叶荚谑褂谩Ｈ欢?，如果從人工智能的角度來看，如果能夠讓我們的電腦讀懂我們的肢體語(yǔ)言、聽懂我們的話、按照我們的指示去執(zhí)行操作，那么將是一次偉大的突破。目前的人工智能的瓶頸很大程度是處在這個(gè)層次上。不過，仍然可以相信，人類必將能夠解決其能想到的困難，使用肢體語(yǔ)言和語(yǔ)音對(duì)電腦（也許那時(shí)已經(jīng)不能稱之為電腦了，而就是一個(gè)內(nèi)嵌有處理芯片、顯示芯片的大屏幕，或者就只是虛擬屏幕而已）進(jìn)行操作不久將成為現(xiàn)實(shí)?，F(xiàn)在其實(shí)我們已經(jīng)看到，像機(jī)器人的發(fā)展，尤其是可以實(shí)現(xiàn)對(duì)話和手勢(shì)交流的機(jī)器人，其實(shí)已經(jīng)表明人們已經(jīng)掌握了這種技術(shù)，只不過可能尚未成熟或者尚未廣泛應(yīng)用到其他領(lǐng)域?？梢韵胂?，如果在屏幕上裝上攝像頭（或者屏幕本身就是一個(gè)大的攝像設(shè)備），在屏幕內(nèi)嵌的芯片中有強(qiáng)大的處理芯片和存儲(chǔ)有智能識(shí)別信息的數(shù)據(jù)庫(kù)，能夠?qū)ζ聊粩z像捕捉到的信息進(jìn)行加工識(shí)別（可以通過將捕捉到的樣本信息與數(shù)據(jù)庫(kù)中的特征信息進(jìn)行匹配，看是否符合某種特定的信號(hào)），一旦判斷捕捉到的樣本信息（如用戶的手勢(shì)或者語(yǔ)音）符合事先定義的信號(hào)，那么屏幕系統(tǒng)就執(zhí)行相應(yīng)的操作。這樣的實(shí)現(xiàn)從可能性來講是沒問題的，關(guān)鍵的是其中涉及到的各方面具體的技術(shù)，比如捕捉信息的精度、是否應(yīng)該預(yù)先定義信號(hào)、存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫(kù)容量、屏幕響應(yīng)的速度等，一旦這些難題得以妥善解決，那么肢體語(yǔ)言或者語(yǔ)音變成生活中廣泛應(yīng)用的人機(jī)接口技術(shù)將成為必然。以上所談到的未來的人機(jī)接口技術(shù)都是基于更加方便用戶使用、使交互系統(tǒng)更加智能化的理念而思考得出的。這也是很多人容易想到的，畢竟這幾種技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中也有它們的影子。下面，我還將描述一種自己認(rèn)為也是比較有前途和發(fā)展可能的人機(jī)接口技術(shù)。其實(shí)，以上提到的人機(jī)接口技術(shù)都是人與機(jī)器之間的直接交互，那么，為什么不能人通過機(jī)器再和機(jī)器進(jìn)行交互呢？這讓我想到了手機(jī)和電腦間的交互。我覺得應(yīng)該完全有可能可以出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：用戶通過發(fā)送信息或者打電話給電腦，告知電腦去執(zhí)行一個(gè)命令（例如打開某個(gè)文件之類的），電腦雖然不善于處理人類直接發(fā)出的肢體信號(hào)或者語(yǔ)言信號(hào)，但是通過手機(jī)發(fā)送過去的是電磁信號(hào)，這種信號(hào)對(duì)于電腦來說應(yīng)該是更加容易處理的（就猶如在錄音機(jī)上的芯片對(duì)已經(jīng)接收到的聲音的電流信號(hào)進(jìn)行處理一般，當(dāng)然事實(shí)上可能會(huì)復(fù)雜一些）。通過這種簡(jiǎn)接的方式控制電腦其實(shí)也是一種更加方便的人機(jī)交互方式，至少對(duì)于有一定距離范圍的控制來說顯得比鼠標(biāo)鍵盤更為方便。當(dāng)然，如果是近距離式的操作那就顯得十分沒有必要了。這種人通過機(jī)器再與機(jī)器進(jìn)行交互的方式完全可以多樣化，不必局限于電腦和手機(jī)，例如還可以在電腦和電腦間進(jìn)行信息控制（這有些像遠(yuǎn)程登錄和遠(yuǎn)程桌面等），不過其操作的幅度更廣，更加智能化?？偠灾?，各種人機(jī)交互接口技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)就是人，目標(biāo)就是機(jī)器，而其間傳送的信號(hào)就成為技術(shù)本身的一個(gè)關(guān)鍵。從交互的方式上講，有直接的人機(jī)交互和間接的人機(jī)交互；從信號(hào)的內(nèi)容講，有鍵盤輸入、鼠標(biāo)輸入和語(yǔ)音輸入等；從接口的方式講，有有線輸入和無線輸入……可想而知，如果想要電腦的智能化達(dá)到一個(gè)極限的高度，就是能夠執(zhí)行人類的思維，就好像一個(gè)人對(duì)著電腦想某