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人机交互的应用领域

发布时间:2019-06-27 15:42 来源:未知 编辑:admin

  自计算机以一个庞然大物的笨拙体态出现直到现在,它已经越来越紧密地融入了人们的日常生活,并已经被公认为解决医疗、教育、科研、环保等各类重大社会问题不可或缺的重要工具。在从人逐渐适应计算机再到计算机不断适应人的互动过程中,人机交互技术也不再局限于键盘输入、手柄操作,而是以更加新奇的方式出现:手指的微小动作、声波在空气中的振动、眼珠和舌头的转动,都可以实现信息传递,完成人与机器之间的“对话”。

  人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)是指通过计算机输入、输出设备,以有效的方式实现人与计算机对话的技术。

  人机交互技术包括机器通过输出或显示设备给人提供大量有关信息及提示请示等,人通过输入设备给机器输入有关信息,回答问题及提示请示等。人机交互技术是计算机用户界面设计中的重要内容之一。它与认知学、人机工程学、心理学等学科领域有密切的联系。

  也指通过电极将神经信号与电子信号互相联系,达到人脑与电脑互相沟通的技术,可以预见,电脑甚至可以在未来成为一种媒介,达到人脑与人脑意识之间的交流,即心灵感应。

  2008年,微软总裁比尔盖茨提出“自然用户界面”(naturaluserinterface)的概念,并预言人机互动模式在未来几年内将会有很大的改观,电脑的键盘和鼠标将会逐步被更为自然、更具直觉性的触摸式、视觉型以及声控界面所代替。而随着技术的精进,“有机用户界面”(organicuserinterface)也开始悄然兴起生物识别传感器、皮肤显示器,乃至大脑与计算机的直接对接,无疑都将给人类的生活带来重大影响。《未来学家》杂志5/6月号刊登的文章,就对当前正在研发或者已投入商用的各类人机交互技术进行了盘点。

  触摸式显示屏在很多领域已经被广泛应用,最为人熟知的就是安装在机场或者商场的Kiosk自助服务设备,游客或购物者通过手动触摸屏幕,就可以查询相关信息,办理登机手续,甚至购买报纸。

  2007年,微软公司推出了“桌面”(Surface)计算机,带来了全新的触摸式人机交互模式。这款酷似咖啡桌桌面的平板电脑完全摒弃了鼠标和键盘,通过声音、笔或者触摸就可以完成编辑、浏览图片或者直接订餐等操作。其显示屏隐藏在硬塑料板底下,依靠一套摄像机系统捕捉人发出的指令动作,然后进行分析、理解并加以执行。更令人称奇的是,只要将手机、播放器等物品放到其表面,电脑就能自动识别并进行文件传输。由于“桌面”计算机的屏幕可以分割,并且使用了多点触控技术,可方便多达10个用户同时使用。

  而今年6月,“桌面”将迎来一个强劲对手,索尼公司计划推出一款名为AtracTable的茶几电脑与之一较高下。AtracTable也可以与放在它表面的手机等设备进行交流互动。另外,该款电脑中还集成了年龄、性别、情绪等分析系统,可以智能识别使用对象。索尼的目标是将之推广到各种使用环境,包括游戏行业、工业、医疗市场和零售业等。

  超薄、超轻的柔性显示屏已经走出实验室,很快就会进入市场“打江山”。很多评论人士认为,使用能够随意折叠卷曲的柔性显示屏制造的电子书就是未来的纸张。

  目前电子书阅读器的柔性显示屏有多种类型,其中包括可以主动发光但却会给读者的眼睛带来刺激和伤害的有机发光二极管(LOED)显示屏、需要使用背景光的液晶显示屏(LCD)、以及用在亚马逊Kindle电子书阅读器上的由美国E-Ink公司利用电泳显示技术制造的电子纸。

  不同的显示技术之间各有优劣,因而拥有不同的应用市场,比如,LOED显示屏的刷新率更快,而E-Ink公司的电子纸则更加节能。在将来,报纸、杂志甚至服装、墙面都可以变成显示屏,向我们展示一幅幅动态画面。

  尽管3D电影早在90年前就已经问世,但2010年才算是线D元年”,索尼、松下和其他厂商纷纷宣布自己生产的3D电视机年内即可上市销售,将3D影像从电影院搬进客厅已是指日可待。

  目前的3D电视机仍然需要观众佩戴特制的眼镜才可以收看节目。眼镜的规格大致分为主动式快门3D眼镜和偏光3D眼镜两种,并且没有通用的工业标准,由各厂商自行研制。

  虽然产业界认为,近期3D电影在全球票房大卖,预示着家庭市场已经做好了迎接3D的准备,不过,普通观众是否能够忍受连续好几个小时戴着特制眼镜看电视还是个未知数。而据专家预测,无需佩戴眼镜就可收看节目的3D电视机大概还要再等10年左右才会推向市场。

  视网膜显示器能够通过低强度激光或者发光二极管直接将影像投射到使用者的视网膜上,具有不遮挡视野的特点。

  这一概念是在20多年前提出的,但直到近些年来技术进步才让各种不同的视网膜显示变得可行。比如边发射发光二极管,其比面发射发光二极管的光输出功率大,但比激光的功率要求低,将其应用于视网膜显示器,可提供一个亮度更高而成本更低的选择。与传统显示器相比,视网膜显示器的亮度-功率比更高,能耗也会相应地大幅降低。

  视网膜成像的应用前景非常广阔,比如车载平视显示器,可将重要的驾驶信息投射在汽车的前风挡玻璃上,司机平视就可以看到,从而可以提高行车安全;此外还可为执行军事任务的士兵提供最优路径和战术信息,并且在医疗手术、浸入式游戏行业也大有作为。日本兄弟公司曾在2005年的日本“爱知世博会”上展示了全球首款视网膜显示器。该公司最近宣布,计划于今年发布一款使用红光、绿光和蓝光激光二极管的商用视网膜成像显示器。

  地理空间跟踪的应用潜力才刚刚开始展现,在未来几年中有望取得巨大的技术进步。智能手机配备的全球定位系统、定向仪和加速度计可以提供足够多的信息,来帮助使用者确定大概地点和方向。而技术的改进将有可能使跟踪的精度提高到误差不超出1毫米。

  很多针对手机开发的现实增强应用,如基于位置的营销、旅游帮助和社交网络等,都使用了地理空间数据,可以提供基于使用者所处方位的关联信息。在未来几年内,随着跟踪定位精度进一步提高以及无线网络进一步提速,这块市场将会大幅增长。

  动作识别是一项正在发展中的技术,在很多方面都可得到应用,如可穿戴式计算机、隐身技术、浸入式游戏以及情感计算(一种可对人类的情感进行侦测、分类、组织和回应的系统或应用,可以帮助使用者获得高效而又亲切的感觉)等。过去大部分动作识别系统重点分析的是脸部和手部的动作,不过现在,研发人员也开始将关注点转移到身体姿势、步态和其他行为举止上来。

  2016年春天,凭借机器学习打造的谷歌人工智能程序AlphaGo战胜了世界顶级围棋棋手李世石。这场胜利可谓AI技术发展史上里程碑式的事件。这一程序应用了深度神经网络,能够最大化地模拟人类思考的过程。

  通过3000万棋局的自我对弈以及与专业棋手的较量,AlphaGo团队大大精进了这一智能程序的棋艺。看上去这个故事的主角似乎是机器学习,但是我们忽略了人机交互中人类获得的益处:在和AlphaGo较量的过程中,人类棋手的棋艺也能得到很大的提高。就像神经网络会让AlphaGo用人类的方式思考问题一样,在未来,和这样的智能程序的互动也会让人类从机器学习中提高已有的能力并获得新的知识。

  从机器学习中不断学习新的知识和技能会对很多行业产生十分直接的影响。在未来,人机交互学习将主要从以下五大领域影响我们的生活。

  教育领域是最有机会从人机交互学习中受益的。举个例子,根据机器学习演化而来的自适应学习能够基于每个学生不同的学习习惯,为其量身打造最适合的学习方法。从教育领域巨头Person到创企DuoLingo都在利用这一方式打造个性化教育平台,DuoLingo开发的软件还能根据用户输入的内容提高自己的翻译能力。在目前这种在线教育和混合教育不断发展的时期,那些能够不断从人机交互学习中获益的公司就拥有了竞争优势。学习的定义也在不断的更新无论是人类学习还是机器学习。

  人力资源招聘到管理的整个过程都为人机交互学习创造了一个理想的环境。很多创企都将机器学习用于企业的招聘过程中,谷歌的人力运营团队已经开始利用数据来优化人力资源的获取过程。通过机器学习来识别和预测人力资源的发展趋势和需求,我们将不断提升自身专业技能,而且还能让员工和机器算法积极对话、相互学习。

  在过去五年中,风投公司对那些人工智能领域创企的投资持续且稳定增长,但是这些投资还未“光顾”过机器学习领域。风险投资过程将人际关系、对投资行业的了解、投资者的感性直觉以及理性定量分析融为一体,这对于人机交互学习来说简直是一片发展沃土。

  研究表明,比起人类自己,机器算法能够更快速、更准确的预测人类的行为。随着机器学习不断发展,它有能力让我们对自己的想法和行为有更加清晰的认识,再反过来帮助我们改变这些行为。无论是治疗方案、日常运动计划还是对于退休生活的规划,行为干预所服务的整个行业都会深受人类与机器交互学习的益处。艺术

  人机交互学习同样能够改变我们的创作过程尽管这看似最不实用,但却是最开放的一环。机器学习不光可以进行分析,而且还能随时开启生成模式。它能够对现有事物进行识别,但同时也能创造新的内容:如视觉图像和音乐创作。

  机器学习的确会给各个行业以及我们的工作带来影响,而且在不断取代我们生活中的某些部分。但是与此同时,我们的思考方式、学习习惯以及创作方式又会在同机器交互的过程中受到一些影响。在未来,人类学习和机器学习一定能产生良性互动,人类与机器的合作一定会更加紧密。

  包括事故与安全;事故调查;事故改造;健康与安全;健康人机工程;危险分析;健康与安全课题;健康与安全规则的应用;工业工作压力;机器防护;安全文化与安全管理;安全文化评价与改进;警示与提醒技术;安全概率分析;

  (2)人体工作行为解剖学和人体测量解剖学;人体测量;人体测量和工作空间设计;生物力学;残疾人设计;姿势和生物力学负荷研究;工作中的滑倒、差错研究;背部疼痛;听觉障碍研究;

  (3)认知工效学和复杂任务认知技能和决策研究;法律人机工程;团队工作;过程研究;

  (4)计算机软件人机工程软件设计;软件发展;软件人机工程;执行和可用性;

  (5)计算机终端:设计与布局计算机产品和外设的设计与布局;计算机终端工作站;显示屏设备与规则;显示屏健康与安全;DSE和手动操作;顺从测量;DSE人机评价;VDUs 和办公环境人机工程研究;

  (8)环境人机工程环境状况和因素分析;噪音测量;工作中的听力损失;热环境;可视性与照明;工作环境人机工程;振动;

  (9)专家论证:多工作环境专家论证调查研究;法律人机工程;工业赔偿申诉;伤害诉讼;伤害原因;诉讼支持;

  (10)人机界面设计与评价人机界面的设计与发展;知识系统;人机界面形式;HCI/MMI原型;GUI原型;

  (11)人的可靠性人的失误和可靠性研究;人的失误分析;人因审查;人因整合;人的可靠性评价;

  (12)工业设计应用信息设计;市场/用户研究;医疗设备;坐的设计与舒适性研究;座椅设计与分类;家具分类与选择;

  (13)工业/商业工作空间设计工业工作空间设计;工业人机工程;工作设计与组织;人体测量学与工作空间设计;工作空间设计与工作站设计;警告、标签与说明;工作负荷分析;

  (14)管理与人机工程变化管理;成本-利益分析;突发事故应变研究;人机战略实施;操作效能;操作负荷分析;标准化研究;人力资源管理;工作程序;人机规则和实践;

  (15)手工操作负荷:安全与培训手工操作评价与培训;手工操作与举力;手工操作负荷

  (16)办公室人机工程与设计办公自动化;办公室和办公设备设计;办公室设计人机工程;DSE人机工程;

  (17)生理学方面和医学人机工程生理学;生理能力;医学人机工程;医学设备;心理生理学;行为期望;行为标准;

  (18)产品设计与顾客人机工程销售与市场;产品设计与测试;产品中人机工程;产品发展;产品可靠性与安全性;产品缺陷;产品材质;服装人机工程;

  (19)风险评估:多种工作状况风险与成本-利益分析;风险评估与风险管理;风险预测;总体骨骼、肌肉风险研究;

  (20)社会技术系统与人机工程组织行为;组织变化;组织心理学;人机工程战略;社会技术系统;暴力评估与动机;

  系统分析与设计;系统整合;系统需求;电信系统与产品;人机系统;Manprint;人员配备研究;三维人体模型;实验设计;系统设计标准与类别;通信分析;

  人机工程培训;整体培训;认知技能/决策分析;工程师培训;STUDIO中的训练;训练模型;培训需求分析;

  可用性评估与测试;可用性审核;可用性评估;可用性培训;试验与验证;仿真与试验;仿真研究;仿线)用户需求与用户指导

  用户文档;用户指导;用户手册与说明;用户界面设计与原型;用户需求分析与类别;用户实验管理;

  (26)车辆与交通人机工程航空;直升机人机工程;头盔显示;乘客环境;铁路车辆与系统;交通设计;车辆设计;车辆人机工程;车辆安全性

  (27)与工作有关的骨骼、肌肉问题骨骼、肌肉紊乱;重复劳动的疲劳损伤;与工作有关的骨骼、肌肉管理问题;上肢损伤;

  原子能;军队人机工程;军队系统;过程控制;文化调查;调查与研究方法;自动语音识别

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