1、人機(jī)交互郭亞軍 金先級(jí) 2022/8/71Ch1-概論教材郭亞軍,金先級(jí)著. 人機(jī)交互. 華中科技大學(xué)出版社.2005.32022/8/72Ch1-概論學(xué)完這門課的效果這門課是提高你技術(shù)檔次的學(xué)科會(huì)完全改變你普通的看法別人都喜歡你你會(huì)具有創(chuàng)造性的思維讓你更有前途和“錢途”。 授人以魚不如授人以漁 2022/8/73Ch1-概論Chapter 1 概述人機(jī)交互學(xué)(Human Computer Interaction，簡稱HCI)是一門關(guān)于設(shè)計(jì)、評(píng)估和執(zhí)行交互式計(jì)算系統(tǒng)，以及研究由此而發(fā)生的相關(guān)現(xiàn)象的學(xué)科。 2022/8/74Ch1-概論2022/8/75Ch1-概論人機(jī)交互學(xué)的研究內(nèi)容人機(jī)交互行

2、為分為四類不同的感知過程 人對(duì)于現(xiàn)實(shí)世界的感知(P1) 計(jì)算機(jī)對(duì)外部世界的感知(P2) 另外兩種感知(P3和P4)與人機(jī)界面的心理因素密切相關(guān)。如果計(jì)算機(jī)是可以感知外部世界的機(jī)器，那么，P3和P4就代表兩種不同的信息源。2022/8/76Ch1-概論一種是人通過計(jì)算機(jī)傳遞的感知信息(P4) ，例如遠(yuǎn)程會(huì)議、遠(yuǎn)程會(huì)診等系統(tǒng)中的兩人或多人之間的相互交流，而計(jì)算機(jī)只是他們之間的交流媒介。 -（在這種情形下，外界信息是經(jīng)計(jì)算機(jī)處理之后的信息 ）另一種是人從作為虛擬世界一員的計(jì)算機(jī)中獲得的感知(P3)，這種感知是人機(jī)間交互的感知。 2022/8/77Ch1-概論人機(jī)交互學(xué)包含五個(gè)方面的主題：1）人機(jī)交互

3、的特性；2）計(jì)算機(jī)的相關(guān)性；3）人的特性；4）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和界面架構(gòu)；5）系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范和過程。2022/8/78Ch1-概論人機(jī)交互學(xué)發(fā)展四個(gè)階段 初創(chuàng)期(19591970) ，-1959年美國學(xué)者B. Shackel從人在操縱計(jì)算機(jī)時(shí)如何才能減輕疲勞出發(fā)，提出了被認(rèn)為是人機(jī)界面的第一篇文獻(xiàn)的關(guān)于計(jì)算機(jī)控制臺(tái)設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)的論文。 -1960年開始將人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)引入商用計(jì)算機(jī) -1969年在英國劍橋大學(xué)召開了第一次人機(jī)系統(tǒng)國際會(huì)議 2022/8/79Ch1-概論奠基期(19701979) -從1970年到1973年出版了四本與計(jì)算機(jī)相關(guān)的人機(jī)工程學(xué)專著，為人機(jī)交互界面學(xué)科的發(fā)展指明了方向

4、-J. Martin (1973)依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)歸納出23種人機(jī)交互方式 -在1970年同時(shí)成立了兩個(gè)HCI研究中心 -這個(gè)時(shí)期已經(jīng)考慮人文因素的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則，只體現(xiàn)在硬件設(shè)計(jì)方面 。例如，德國率先公布了一個(gè)人機(jī)工程學(xué)標(biāo)準(zhǔn)(DIN標(biāo)準(zhǔn)) ，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)鍵盤的高度不得大于30 mm ，使得美國鍵盤一下子在德國和歐洲其他國家失去了市場 2022/8/710Ch1-概論發(fā)展期(19801995) 20世紀(jì)80年代初期，學(xué)術(shù)界相繼出版了六本專著，對(duì)最新研究成果進(jìn)行了總結(jié) 。在這個(gè)十年中，召開了大量的國際的和地區(qū)的學(xué)術(shù)會(huì)議，出版了不少專著、期刊和雜志，標(biāo)志著人機(jī)界面學(xué)科的發(fā)展盛況。2022/8/7

5、11Ch1-概論-人機(jī)交互學(xué)科形成了自己的理論體系和實(shí)踐范疇的架構(gòu) 1. 理論體系方面，從人機(jī)工程學(xué)獨(dú)立出來，更加強(qiáng)調(diào)認(rèn)知心理學(xué)以及行為學(xué)和社會(huì)學(xué)的某些人文學(xué)科的理論指導(dǎo)。 2. 實(shí)踐范疇方面，從人機(jī)界面(人機(jī)接口)拓延開來，強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)對(duì)于人的反饋交互作用，所以，“人機(jī)界面”一詞被“人機(jī)交互”所取代。英文縮寫雖然還是HCI，可是第三個(gè)字母“I”的意思卻從“Interface(界面或接口)”變成了“Interaction(交互)” 2022/8/712Ch1-概論提高期(1996 ) -人機(jī)交互的研究工作重點(diǎn)放在了智能化交互、多模態(tài)(多通道)-多媒體交互、虛擬交互以及人機(jī)協(xié)同交互等方面，也就是放

6、在“以人為中心”的人機(jī)交互技術(shù)方面。 -這不只是要研究人與計(jì)算機(jī)在接口界面的交互，而更需要把人與計(jì)算機(jī)當(dāng)成一個(gè)統(tǒng)一系統(tǒng)，使人在與計(jì)算機(jī)交互時(shí)就像是與同類交互一樣。 2022/8/713Ch1-概論人為中心的人機(jī)交互有如下特點(diǎn) 以符合人類習(xí)慣的方式進(jìn)行信息交互，也就是以語音、圖像、手勢等方式交流信息，并且綜合利用這些信息?；谌梭w特征的用戶身份識(shí)別。計(jì)算機(jī)能通過人臉、語音、動(dòng)作等人體信息對(duì)與其交往的人進(jìn)行身份識(shí)別。計(jì)算機(jī)能理解用戶的感情和意圖，主動(dòng)地進(jìn)行交流和服務(wù) 2022/8/714Ch1-概論計(jì)算機(jī)被嵌入各種家用電器設(shè)備、生活空間和用具中，計(jì)算機(jī)無處不在 .人們甚至從茶杯到服飾都享受著計(jì)算機(jī)

7、帶來的好處，但是你卻看不見計(jì)算機(jī)。 人類生活和活動(dòng)的三維空間不僅會(huì)因?yàn)樘摂M現(xiàn)實(shí)而得到擴(kuò)展(例如，人們進(jìn)入晶體之中)，而且“四維”空間(加入時(shí)間以往和未來)的展現(xiàn)也不再困難。與網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)相結(jié)合克服時(shí)間和空間上的限制，相隔遙遠(yuǎn)的人門可進(jìn)行信息交流和協(xié)作，為人類提供極大的方便，促進(jìn)生產(chǎn)率的提高。2022/8/715Ch1-概論認(rèn)知心理學(xué)人同計(jì)算機(jī)打交到經(jīng)歷三個(gè)時(shí)期： 最初僅是高速計(jì)算工具； 20世紀(jì)70年代后成為人的智能工具； 20世紀(jì)90年代后逐漸成為人類智力放大器。認(rèn)知心理學(xué)創(chuàng)導(dǎo)者加涅把從屬能力稱為“學(xué)習(xí)層次”，“學(xué)習(xí)層次”由淺入深分為八個(gè)等級(jí)： 1）信號(hào)學(xué)習(xí)； 2）刺激-反應(yīng)學(xué)習(xí)；2022

8、/8/716Ch1-概論認(rèn)知心理學(xué) 3）形成連鎖； 4）言語聯(lián)想； 5）辨別學(xué)習(xí)； 6）概念學(xué)習(xí)； 7）規(guī)則學(xué)習(xí); 8）問題解決。這8條有因果關(guān)系 加涅的信息加工理論從認(rèn)知心理學(xué)層面上指導(dǎo)了人機(jī)交互學(xué)。2022/8/717Ch1-概論認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)的理論和實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于人機(jī)交互學(xué)的形成和發(fā)展起到了關(guān)鍵性的作用 迄今為止，人類在同計(jì)算機(jī)打交道時(shí)，基本上還只局限于視覺感知的范疇(例如，視窗、圖符、菜單等)。聽覺感知的計(jì)算機(jī)化雖然取得很大的進(jìn)展，但是還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到普及的程度。其他感知的計(jì)算機(jī)化就更有廣闊的探索空間了。 與認(rèn)知心理學(xué)的“認(rèn)知”相對(duì)應(yīng)的，在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域里是諸如機(jī)器視覺、機(jī)器推理、模

9、式識(shí)別、語音識(shí)別、自然語言理解等等 2022/8/718Ch1-概論人的感知系統(tǒng) 人的感知系統(tǒng)(Perceive System)是人機(jī)交互時(shí)用戶一側(cè)的輸入/輸出通道 有五種感知：視、聽、嗅、味和觸覺。事實(shí)上還有痛覺、溫度感知、饑餓感知等等?？梢哉J(rèn)為這些感知都是通過各種不同的感受器官感受到的。 2022/8/719Ch1-概論人的感受器官分成以下四類 -第一類是遙感感受器官，如視覺和聽覺器官，它們能從一定距離之內(nèi)接收信息 - 第二類是化學(xué)感受器官，嗅覺和味覺器官屬于這一類-第三類是體感受器官，這類感受器官只有在軀體與外界的實(shí)體接觸時(shí)才能受到刺激，包括觸覺、壓覺、體表的痛覺和溫度感知器官-第四類是

10、內(nèi)臟感受器官，如饑餓感知、干渴感知、內(nèi)急和嘔吐感知器官等。 2022/8/720Ch1-概論雖然各類感知器官有極大的差異，但是它們具有某些共同特點(diǎn)。如它們都是傳感器 各類感知器官執(zhí)行同一種功能：把一種形式的能量轉(zhuǎn)變成另一種形式的能量，把信息的密碼翻譯成神經(jīng)系統(tǒng)能辨別和處理的密碼。 另一個(gè)共同特點(diǎn)是，這些感知器官感收到的信息在神經(jīng)系統(tǒng)中都是以二進(jìn)制編碼的形式傳遞的。這是因?yàn)樵谏窠?jīng)細(xì)胞和肌肉細(xì)胞中，信息的傳遞是靠動(dòng)作電位實(shí)現(xiàn)的，而動(dòng)作電位是“開關(guān)”式的。正因?yàn)槿绱?，人們?cè)噲D借用信息論、控制論等學(xué)科中的概念來研究感知系統(tǒng)，甚至于用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模擬視覺和聽覺。 2022/8/721Ch1-概論人對(duì)感知

11、的響應(yīng) 人的感受器官感受到外界的刺激之后，會(huì)對(duì)刺激做出反應(yīng) 對(duì)感知的響應(yīng)時(shí)間由兩部分組成：響應(yīng)時(shí)間 + 動(dòng)作時(shí)間。 菲茨等人(Fitts and Peterson, 1964)對(duì)鼠標(biāo)點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)顯示屏上的目標(biāo)做了實(shí)驗(yàn)，得出了在操作者獲得點(diǎn)擊命令后立即做出點(diǎn)擊屏幕上的目標(biāo)的動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間的估算公式(稱為菲茨公式)為Mt = a + blog2(D/S+0.5) (s)2022/8/722Ch1-概論人對(duì)感知的響應(yīng) Mt是動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間 a是初始移動(dòng)時(shí)間 b是移動(dòng)單位距離的時(shí)間增量 D是移動(dòng)距離 S是目標(biāo)的寬度2022/8/723Ch1-概論人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系在人機(jī)交互過程中存在大量的心理學(xué)因素

12、接受外部信息和設(shè)計(jì)用戶界面存在大量認(rèn)知心理學(xué)問題操作計(jì)算機(jī)時(shí)存在與行為心理學(xué)相關(guān)的問題參與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)同工作是必然碰到行為心理學(xué)和社會(huì)心理學(xué)等問題 認(rèn)知心理學(xué)以傳統(tǒng)心理學(xué)中的認(rèn)識(shí)過程（包括感覺、知覺、注意、表象、記憶、思維和語言等）為主要對(duì)象，并強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)過程在人的全部心理活動(dòng)中的重要作用。2022/8/724Ch1-概論人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系認(rèn)知心理學(xué)家把人看做是信息加工系統(tǒng)，認(rèn)為人的認(rèn)知過程就是信息加工過程。認(rèn)知指的是感覺輸入的變換、簡約、加工、存儲(chǔ)和使用的全過程。認(rèn)知過程可分解為一系列階段，每個(gè)階段可認(rèn)為是一個(gè)加工單元，承擔(dān)對(duì)輸入信息進(jìn)行某種特定的操作。 信息處理過程也可以從主體的

13、知識(shí)開始?？梢娬J(rèn)知心理學(xué)主要是研究作為人類行為之基礎(chǔ)的心理機(jī)制，其核心就是輸入輸出之間的內(nèi)部心理機(jī)制。2022/8/725Ch1-概論人機(jī)交互與認(rèn)知心理學(xué)的關(guān)系認(rèn)知心理學(xué)是一門研究在問題解決過程中，作為主體的人有些什么思維活動(dòng)和心理活動(dòng)，并用信息處理的方法去發(fā)現(xiàn)其規(guī)律的學(xué)科。 人機(jī)交互過程中存在大量的心理學(xué)因素 人機(jī)交互所研究是人在使用計(jì)算機(jī)解決問題的過程中如何能夠讓人更容易地操作計(jì)算機(jī)的問題 在人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中應(yīng)該運(yùn)用認(rèn)知心理學(xué)的研究成果及其正確結(jié)論，使人機(jī)交互系統(tǒng)符合認(rèn)知心理學(xué)的基本原理，便于人們順利地與計(jì)算機(jī)協(xié)同解決問題 2022/8/726Ch1-概論色彩對(duì)人的影響 人對(duì)外部世界的感知中有70%來自視覺 ，在人機(jī)交互系統(tǒng)中，色彩對(duì)人的生理和心理都起著不容忽視的作用。 1.色彩對(duì)生理的影響主要與眼睛的分辨能力和視覺疲勞有關(guān) 就色調(diào)而言，最容易引起視覺疲勞的是藍(lán)色和紫色，其次是紅色和橙色 ，而黃色、綠色、藍(lán)綠色和淡青色等色調(diào)不容易引起視覺疲勞。 為減輕視覺疲勞，還應(yīng)該在視野范圍內(nèi)保持均勻的色彩的明亮度。 2022/8/727Ch1