人機交互界面設計中的自然化趨勢

　　一、自然用戶界面設計應用的意義

　　計算機從誕生到現(xiàn)在雖然只有半個世紀的時間，但已經(jīng)深深地滲透到了我們生活的各個角落，影響到了人類生活的基本模式。自從有了計算機，人類就不斷探索如何跟計算機進行更有效的溝通，使溝通過程有更愉悅的體驗感受，于是就有了人機交互界面設計這一學科。從最早單一的字符用戶界面(CUI-CharacterUserInterface)到圖形用戶界面(GUI-GraphicUserInterface)和多媒體用戶界面，藝術家與設計師們有了一個廣闊的創(chuàng)作空間。

　　在人機交互界面設計的發(fā)展過程中，鼠標和鍵盤一直是我們與計算機溝通的主要輸入設備，而屏幕就一直是計算機信息的最主要輸出設備，所以在人機交互作品的創(chuàng)作過程中經(jīng)常會使用“鼠標經(jīng)過”、“鼠標點擊”、“鍵盤按下”等事件來判斷用戶的行為與指令，而鼠標和鍵盤就成為了傳達指令的“傳令官”。但這種方式并不是人類溝通的原有方式，這是計算機強加給我們的要求，我們就像去到一個陌生的世界，然后必須改變自己，學習新的方法來適應新的環(huán)境。在這個世界里，計算機總是給人一種非生物性的冷漠感。為了減少這種冷漠感，用戶界面設計師們不斷探索新的、更自然、更直觀、更接近人類行為方式的人機交互界面，這就是自然用戶界面(NUI-NaturalUserInterface)。

　　自然用戶界面的應用大大地減少了人與計算機的隔閡，其應用的主要意義包括：

　　1.它使人機交互的過程更接近于人原來的自然交流形式，用戶只需要應用日常的自然技能，無須經(jīng)過專門的適應與學習便可進行對計算機的操作，減少了重新學習的認知負荷，增加交互效率。

　　2.自然用戶界面無論從感官感受，行為方式以及使用空間上都提供了很強的真實感，使人在使用界面的過程中有更強的投入感和參與感。

　　3.豐富的輸入和輸出的軟硬件技術，為應用設計學科和數(shù)碼交互藝術學科提供了極其豐富的表現(xiàn)方法。藝術家和設計師們能夠使用更多的感官通道進行設計和創(chuàng)作，極大地豐富了藝術設計與創(chuàng)作的形式和面貌。

　　4.新的技術、新的交互方式、新的感官刺激不斷出現(xiàn)，為人們提供了前所未有的感官體驗，激起人們對信息的求知欲，為生活增添更多的樂趣，從某個角度上講，這也就推動了人類文明發(fā)展的進程。

　　近兩年對自然用戶界面的研究取得了突破性的進展。微軟、Google、蘋果……等公司近年來已經(jīng)投入了大量的資源研發(fā)更加直觀自然的人機交互界面技術，并已經(jīng)把多點觸摸，圖像識別等新技術逐步應用到其電子產(chǎn)品及軟件界面當中。在拉斯維加斯舉辦的2008年度消費電子展(CES)上，美國微軟公司的創(chuàng)始人比爾·蓋茨的開幕演講中提出了“自然用戶界面”將是下一個“數(shù)字十年”的發(fā)展方向，微軟將致力創(chuàng)造一個自然用戶界面應用的核心平臺[2]，自然用戶界面的設計潮流成為了用戶界面設計發(fā)展的必然趨勢。

　　二、自然用戶界面設計的發(fā)展方向

　　這種自然性的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在多感官、多維度、智能化這幾個方面。

　　1.多感官

　　人類最基本的溝通方式是使用語言、動作、表情并通過聽覺、視覺、觸覺、味覺等多種自然感官系統(tǒng)進行溝通的。多感官的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在硬件界面設備創(chuàng)新的基礎之上。感官的傳遞必須要通過具有此功能的硬件設備進行，沒有一個可用的感官傳送硬件通道，感官設計就無從談起。

　　早期，人只能通過鍵盤與計算機進行溝通，而計算機就只能通過顯示器以視覺信息的方式反饋給用戶，而這些信息僅限于字符，并非真正以意上的視覺畫面，而只是一個個傳遞信息的視覺符號。到了后來有了鼠標作為輸入設備，以及圖形用戶界面的廣泛應用，計算機計算能力的不斷提升，計算機才能通過屏幕使用色彩、造型、照片等視覺畫面輸出信息，有了真正意義上的視覺信息輸出的能力。后來隨著多媒體技術的發(fā)展，視頻、音頻加入到了人機交互當中。然而這些視覺與聽覺的傳遞基本上都是單向的，只能是計算機把視覺和聽覺信息傳遞給人，而人不能通過視覺與聲音來控制計算機。計算機的麥克風也只能是作為聽覺信息的錄入工具，而不是控制界面。人類語言，肢體動作，表情的自然溝通方式一直沒有應用到計算機控制技術當中。

　　隨著計算機技術的不斷發(fā)展，人們?yōu)閷で蟾�自然的溝通渠道不斷努力。在二十世紀末，自然語音界面開始出現(xiàn)。人們開始使用語音識別技術進行文字錄入，電話的總機也可以通過直接說出部門或人員的名稱來進行轉(zhuǎn)接的操作。電話可以通過語音進行撥號，一些玩具機器人也能聽懂一些簡單的、預設的語句。但如果要使用日常的語言交流方式與計算機溝通，我想我們還有很長的路要走。

　　近幾年圖像識別技術被應用到很多的多媒體交互藝術作品當中，并且使用投影、大屏幕等大型輸出設備，營造較大的空間氛圍，使用戶真正融入到作品當中，大大增加了用戶的參與感。計算機可以通過攝像頭看見人類了，能辨認主人的面容，也能根據(jù)人類的肢體動作做出一定的反應。而且這種技術也隨著互聯(lián)網(wǎng)帶寬的不斷增加，某些網(wǎng)站也能實時地應用上了這種人機交互的方式。

　　另外一種不可不提的人機交互設備就是觸摸屏了，這種技術雖然還沒有廣泛應用到臺式計算機，但在PDA以及筆記本電腦上已經(jīng)應用非常廣泛了，在觸摸屏上我們可以用原有的書寫方式輸入文字，用自己的手指直接點擊，拖動屏幕上的元素，使操作變得更加直觀。有的觸摸屏還可以感應到手指按壓的力度做出相應的反應，如畫出一條粗細濃淡，變化豐富的線條。當今觸摸屏技術已經(jīng)發(fā)展到了新的階段，稱為“多點觸摸”（Multi-Touch）技術[3]（圖1），之前的觸摸屏只能辨認一個觸摸點，多點觸摸技術能夠準確辨認多個觸摸點，并且能夠通過多個觸摸點的運動變化特征來判定人的操作指令，使得整個操作過程更加有趣、更加自然。這一技術已經(jīng)被應用到蘋果公司新一代的產(chǎn)品iPhone和Macbookair當中，這也許這就是未來人機交互方式的新標準。

　　除了以上的例子之外，會震動的游戲控制器，電子氣味發(fā)生器，任天堂Wii游戲機的平衡板……等都是為了不斷增強人機交互過程中的感官感受，增加用戶的參與度與真實感�？偠�言之，在人機交互中結(jié)合更多的感官通道能夠使人有更強烈的真實感、投入感與認同感，使作品在各種感官上直接打動用戶。

　　2.多維度

　　通過維度觀念看人機交互界面發(fā)展，整個過程就是維度不斷增加的過程，每個階段都包括了輸出和輸入的兩方面內(nèi)容。

　　一維形態(tài)階段，輸出方面指的是早期單一排列的字符信息，輸入的設備就只有鍵盤，鍵盤的輸入是沒有明顯空間坐標的概念的。

　　二維形態(tài)階段，輸出方面是指圖形用戶界面的出現(xiàn)允許能夠在屏幕上運用圖形、色彩、動畫等二維平面形態(tài)進行展現(xiàn)信息內(nèi)容，另一方面是指現(xiàn)在所使用的鼠標只輸出X軸和Y軸的二維數(shù)據(jù)，我們的交互設計作品只能通過這兩個信息做出判斷。

　　當今我們正發(fā)展到了三維形態(tài)的階段，主要內(nèi)容包括計算機三維圖形技術的發(fā)展。但現(xiàn)有三維圖形的計算結(jié)果主要還是以只有二維顯示能力的顯示器來展現(xiàn)，三維全息影像技術才是真正的三維展示技術。三維全息影像技術呈現(xiàn)的影像就好像是擺放在現(xiàn)實空間的物體，我們可以走到它的側(cè)面看它，甚至可以走到后面去觀看這個影像的背面。另一方面就是三維信息的輸入系統(tǒng)了，最好的例子莫過于任天堂的Wii游戲機控制器（圖2），用戶拿著手中的控制器做出各種的動作，控制器在空間中的三維運動數(shù)據(jù)就會被傳送到游戲主機中，畫面中的三維圖像也隨之發(fā)生變化，如：用戶拿著控制器做出擊球的動作，屏幕中的球就會被擊中，并且還會根據(jù)不同的速度、角度、力度做出相應的變化。這種革命性的創(chuàng)新首次把原來鼠標只能傳遞二維空間信息提升到了可以直接傳遞X、Y、Z軸的三維空間定位信息，讓用戶能使用日常的行為方式控制計算機，使得整個游戲的體驗過程變得十分真實和有趣。

　　3.智能化

　　人工智能代表著人機交互界面設計的新階段。“人工智能是計算機科學的一個分支，它試圖理解智能的實質(zhì)，并制造出一種能夠獨立思考，并根據(jù)不同的情況做出自主判斷的智能機器。”[4]人機交互過程對于計算機來說就是一個接受指令，進行運算，最后輸出結(jié)果的過程。但目前情況是，計算機基本處于數(shù)學邏輯運算的階段，運算的過程并不對數(shù)據(jù)進行理解，并不能對意識、情感、心理等一些生物性的活動做出處理，以及不能進行像人類意識所特有的主觀能動的創(chuàng)造性活動，如：自主性的藝術創(chuàng)造。我們先不討論機器最終能否擁有像人類一樣的智能，但隨著計算機技術的不斷發(fā)展，計算機的運算能力越來越強大，在計算機內(nèi)部能儲存的邏輯判斷條件越來越豐富，邏輯上的匹配運算結(jié)構(gòu)會越來越復雜，漸漸地，計算機也具備了基本的學習和歸納推理的能力，如：可以建立認識模型，然后對非預先設定的聲音、文字或者圖像進行辨認。人機交互界面設計正需要這種計算機對外部條件更加人性化的判斷與反饋。無論如何計算機將會越來越像生物，我們與計算機的交流也會越來越像跟生物在交流。

　　結(jié)語

　　人機交互界面設計藝術層面的表現(xiàn)方式都必須搭建在計算機軟硬件技術平臺的基礎之上。由此可見，這些新技術的出現(xiàn)必將影響到下一代的用戶界面設計面貌，而且這些新技術還會不斷涌現(xiàn)，無論從視覺、聽覺、觸覺等感官系統(tǒng)，還是空間與時間等多維度系統(tǒng)設計都提供了無比廣闊的創(chuàng)作空間，設計師以及從事數(shù)碼藝術創(chuàng)作的藝術家所能應用的手段都將會有一個數(shù)量上和質(zhì)量上的飛躍。人機交互界面的發(fā)展經(jīng)歷了改變自我，又尋找真我的過程，是一種自然形態(tài)的回歸。也許未來的計算機會脫離機器的形象，計算機可能變成一個能夠與您多方位交流的情感個體。沒有哪個人會愿意生活在一個冷冰冰的機器世界當中，這種對自然交互形態(tài)的追求，必將會成為人機交互界面設計領域的新主題。