消費電子人機交互淺談

最自然的人機交互技術是指那些能夠利用人類自然地認知和感知能力、社會技能以及我們從小就養成的行為習慣。—人機交互大師Turk

計算機人機交互發展概覽

人機交互開始於世界上第一台計算機ENIAC的出現，操作系統是以下命令的方式來完成的，程序員主要通過穿孔卡和鍵盤來使用計算機；

1968 年道格拉斯·恩格爾巴特向全世界展示了一套利用滑鼠、和弦鍵盤以及顯示器來操作計算機的在線交互系統，登時驚艷眾人；

（道格拉斯演示 NLS 系統，圖片來源：Computing History）

電腦端交互：

關於蘋果和微軟的圖形用戶界面，反正大家都知道，不做贅述了。革命性的人機交互設計對計算機的推廣普及可謂居功至偉。

70年代Xerox研究中心的Alan Kay提出了Smalltalk面向對象程序設計等思想，並發明了重疊式多窗口系統；

1989年Tim Berners-Lee在日內瓦的CERN用HTML及HTTP開發了WWW網，隨後出現了各種瀏覽器（網路用戶界面），使互聯網飛速發展起來；

至此，基本上形成滑鼠、鍵盤、桌面、窗口的交互鐵律；滿足了交互的穩定、高效、精準需求。計算機的人機交互大局已定！

移動端交互：

在諾基亞、摩托羅拉統治手機市場時，鍵盤交互是絕對主流，尤其黑莓全鍵盤更是鍵盤交互的巔峰。固一世之雄也，而今廉頗老矣。

2007年1月9日，iPhone的橫空出世可以說改變了整個手機行業——它的3.5英寸全觸控屏幕、金屬機身以及iPhone OS真正推開了智能手機時代的大門，觸摸屏交互方式由來已久，然而iPhone的標杆引領作用使之成為主流，觸摸解決了鍵盤的低效，實現所見即所得的直觀交互體驗，為後來的移動互聯網發展奠定基礎。

隨後iPhone 4S帶來的Siri、iCloud ，Siri推廣了人工智慧助理，iCloud推廣了移動端雲存儲。Siri的初衷是為了實現智能化語音交互，雖然近些年來人工智慧風頭無兩，然而要真正實現滿意的交互體驗仍然任重道遠。iCloud的雲存儲在交互方面可以提供更多的雲端資源，轉移了終端硬體壓力，拓展了設備的發揮空間。

2003年7月富士通推出全世界首款帶有指紋識別的F505i手機，2013年iPhone5s重新定義指紋識別，之後，全世界的高端旗艦手機都開始攻關指紋識別技術，該技術除實現智能手機的解鎖等交互，目前國內手機配件供應商以思立微、匯頂為主的指紋識別產品可以實現上下左右等交互功能，如今中高端智能手機市場指紋識別幾乎成為標配。

2016年10月25日小米新品發布會上，發布小米MIX。採用全面屏黑科技，整部手機正面，其屏幕為6.4英寸全面屏極簡設計，屏佔比高達91.3%，屏幕顯示內容更多，視覺體驗更震撼。採用無膠榫卯卡扣式連接，如果我沒猜錯的話應該是開創了全面屏手機的先河。

2017年9月13日，蘋果在喬布斯禮堂發布iPhone X ，取消指紋識別，使用面部識別，並使用異行全面屏，為了 AR 做專門優化和升級，iPhone X 的 A11 晶元相對前作又有了絕對性的提升，A11 還單獨擁有一個每秒運算次數最高可達 6000 億次的神經網路引擎，在當前它可以擔負起為面容 ID 提供快速分析的性能支撐，而後期則將體現出其在神經網路和深度學習方面的優勢，在人工智慧等應用中發揮巨大作用，這些技術在新的人機交互方面蘊含著巨大潛能。目前國內手機大廠正在跟進······

年初的時候vivo帶來了真正量產版本的屏幕指紋手機X20 Plus屏幕指紋版，並在MWC2018展會期間vivo公布了一款概念手機APEX。筆者未曾體驗不敢妄加評價，不過這總歸是個好消息。相比面部識別的種種負面新聞，屏下指紋識別顯然是更好的解決方案，尤其是使用全面屏的情況下，當下主流屏下指紋識別設計方案有超聲波、壓力、電容、光電等，鑒於技術尚不成熟，各大廠商難以量產退求其次。

先驅還是先烈？

炫酷有餘，需求不足

微軟的XBOX體感遊戲機，初代Kinect的技術堪稱豪華，被當時視為「黑科技」，搭載RGB彩色鏡頭、3D深度感測器、紅外發射器和紅外鏡頭具有當時消費級產品中最好的動作識別精度，這主要得益於採用了PrimeSense公司的解決方案，後者的深度感測器可以利用紅外線和攝像頭追蹤空間中的物體。

遺憾的是問世近7年後，微軟體感遊戲設備Kinect終於要停產了。另外PrimeSense公司被蘋果收購後，其深度感測器技術又整合入了iPhone X，成為人臉解鎖需要的核心技術之一。

2012年4月谷歌發布了一款「拓展現實」眼鏡，它具有和智能手機一樣的功能，可以通過聲音控制拍照、視頻通話和辨明方向，以及上網衝浪、處理文字信息和電子郵件等。Google Project Glass主要結構包括，在眼鏡前方懸置的一台攝像頭和一個位於鏡框右側的寬條狀的電腦處理器裝置，配備的攝像頭像素為 500 萬，可拍攝 720p 視頻。

令人遺憾的是2015年1月19日，谷歌停止了谷歌眼鏡的「探索者」項目。谷歌眼鏡可以算作AR產品，能夠實現真實世界和虛擬的信息集成，具有實時交互性，在三維尺度空間中增添定位虛擬物體。如今iPhone 有意扶持AR，今後發展請大家拭目以待。

虛擬現實技術（VR）是模擬技術與計算機圖形學人機介面技術多媒體技術感測技術網路技術等多種技術的集合，是一門富有挑戰性的交叉技術前沿學科和研究領域。虛擬現實技術(VR)主要包括模擬環境、感知、自然技能和感測設備等方面。

模擬環境是由計算機生成的、實時動態的三維立體逼真圖像。感知是指理想的VR應該具有一切人所具有的感知。除計算機圖形技術所生成的視覺感知外，還有聽覺、觸覺、力覺、運動等感知，甚至還包括嗅覺和味覺等，也稱為多感知。

自然技能是指人的頭部轉動，眼睛、手勢、或其他人體行為動作，由計算機來處理與參與者的動作相適應的數據，並對用戶的輸入作出實時響應，並分別反饋到用戶的五官。感測設備是指三維交互設備。虛擬現實技術在20世紀60年代就已萌芽，經過多年發展始終沒能找到爆發期。

全息投影技術（front-projected holographic display）也稱虛擬成像技術。其技術原理多樣，全息投影技術可以在現實空間生成立體的幻像，有些可以與人進行交互，參見星球大戰里的全息通信。如果該技術能夠實現真正實用化，必將引發交互革命，目前的全息投影適用範圍產品展覽、汽車服裝發布會、舞台節目、互動、酒吧娛樂、場所互動投影等。風靡世界的虛擬偶像初音未來的現場演出就是全息投影實現的。

如此極客的玩物，不勝枚舉······

人機交互的未來

未來或許還沒來

更加神奇的人機交互，如眼球控制、意念控制，心靈感應，腦機介面什麼的，要麼還停留在科幻階段，要麼尚無產品化的實物，在此也就不敢多說了。「無所不在的計算思想」持續指導著人機交互的發展，設備將不再是累贅，而是融合到我們周圍的自然環境中，並更加智能地為我們提供服務。

可感知用戶界面(PUI)目前主要集中在以下幾大領域：觸控交互、筆式交互、機器視覺交互、語音交互、腦-機交互、其他感測器類交互以及多通道交互領域。儘管如今有語音、圖像等交互方式蓬勃發展，圖形用戶界面（GUI）在短時間內仍然佔據主流。

未來會來，但不是今天！

沒有預測的尾聲

隨著計算機能力越來越強大，人類對其依賴和要求也越來越多，如何讓機器更好地理解人類意圖，讓人類更輕鬆得到所需，這才是人機交互技術本質所在。正如《數字化生存》的作者尼葛洛龐蒂所言「界面應該設計得像人一樣，而不是像儀錶板一樣」「這種設計不僅了解人的需求和感覺，而且表現出超凡的聰明才智，以至於物理界面本身消失不見了。」

召之即來，來之能戰，揮之即去，去之無痕。大概是理想的人機交互吧！

本文轉自：http://www.woshipm.com/ucd/945875.html