人机接口技术的现状与未来

人机接口技术的现状与未来-2006级计算机双语班陈第 在经济社会迅速发展的今天，计算机的改革进化也日新月异。就个人电脑而言，其趋势是体积越来越小，性能越来越好，重量越来越轻，人机交互越来越方便。目前，笔记本电脑已经渐渐在取代台式机，其优势就在于轻巧、便携，也可以说是因为其体现了个人电脑发展的趋势。然而，目前笔记本相对于台式机的改进大部分还停留在体积和重量上的改进，性能当然也在一直跟上，而另外一个很重要的方面——人机交互的方便性却仍然没有很好地体现出来。人机交互的方便性在硬件层次上很大程度由人机接口技术来决定。人机接口，又称输入/输出设备接口，或者简称I/0接口，是计算机和人之间的连接界面，通过该接口可以实现计算机与人之间的信息交换。目前的人机接口技术主要表现为鼠标和键盘的操作。而事实上，鼠标在1964年就已经诞生了，发明者是美国的恩格尔巴特，其商业运用是在1981年左右。键盘就显得更早了，最早的键盘是在十八世纪。这也就难怪有的IT人士抱怨计算机的发展太慢了，许多东西只是改变外观而没有从理念上去改变。的确，鼠标和键盘的发展也就只是一直在改进其外观、准确度、耐用度和易用度而已。从机械鼠标、滚球鼠标、光学机械鼠标、光电鼠标到光学鼠标，鼠标的变化是看得见的。它使得人们对电脑桌面的操作变得更加方便。自IBM推出商用电脑键盘以来，键盘也一直在变化，然而其布局还是比较固定的。自微软提出“人体工学键盘”以来，各大厂商设计键盘都考虑了更多的人体舒适度的设计，从而使键盘变得更为人性化。另外，也有从功能等方面改进键盘的，如市场上的多媒体键盘，其可以直接控制音频、视频等的播放。从连接方式上看，鼠标和键盘也日益向着无线连接的方向发展，这一方面跟有线电话向着无线电话的方向发展一样。鼠标和键盘作为当前人们最为习惯的人机接口设备，对于IT业来说也算有较长一段时间了。随着人们对人机交互设备的智能化、方便化、人性化的要求的不断上升，鼠标和键盘的改进已经不能满足所有人的愿望了。所以，新一代的人机接口技术正在悄然出现。触摸技术的发展使得触摸板和触摸屏的使用成为人机交互的一种新方式。目前几乎所有的笔记本电脑都配置有触摸板，用户可以使用它来代替鼠标。当然，就笔记本电脑而言，触摸板不见得会比鼠标好用多少，有的人反而觉得用鼠标更加方便些。但是，触摸屏在手机上的使用却是实实在在地方便了用户。目前较为高端的手机尤其是智能机大多是使用触摸技术，因为手机键盘较小，使用不方便，又没有鼠标，所以这种触摸屏技术在手机上推广显得十分迅速。同时，我们也不能轻视电脑上的触摸屏的发展。从微软推出其新一代桌面电脑（MicrosoftSurface）后，我们看到触摸技术将会引起电脑的新一轮变革。微软的桌面电脑的理念就是可以把电脑桌面放到日常生活中的地方，如茶几、写字台等，无须键盘鼠标的使用，即可在偌大一个桌面上通过手指或者其他工具触摸拉动菜单、文件等，非常自然方便，富于人性化(显然这么大桌面和视野，使用键盘鼠标输入的非常不友好的)。随着人工智能的理念的发展，以电脑为代表的智能处理工具必将更加深入人们的生活，而微软的这款采用多点触摸技术的MicrosoftSurface将成为这种趋势的领头羊。除了触摸技术，肢体语言和语音交互也很可能成为未来人机接口的另外两大新技术。某种程度上讲，肢体语言和语音交互都不能算是新东西，因为日常生活中大家都在使用。然而，如果从人工智能的角度来看，如果能够让我们的电脑读懂我们的肢体语言、听懂我们的话、按照我们的指示去执行操作，那么将是一次伟大的突破。目前的人工智能的瓶颈很大程度是处在这个层次上。不过，仍然可以相信，人类必将能够解决其能想到的困难，使用肢体语言和语音对电脑（也许那时已经不能称之为电脑了，而就是一个内嵌有处理芯片、显示芯片的大屏幕，或者就只是虚拟屏幕而已）进行操作不久将成为现实。现在其实我们已经看到，像机器人的发展，尤其是可以实现对话和手势交流的机器人，其实已经表明人们已经掌握了这种技术，只不过可能尚未成熟或者尚未广泛应用到其他领域。可以想象，如果在屏幕上装上摄像头（或者屏幕本身就是一个大的摄像设备），在屏幕内嵌的芯片中有强大的处理芯片和存储有智能识别信息的数据库，能够对屏幕摄像捕捉到的信息进行加工识别（可以通过将捕捉到的样本信息与数据库中的特征信息进行匹配，看是否符合某种特定的信号），一旦判断捕捉到的样本信息（如用户的手势或者语音）符合事先定义的信号，那么屏幕系统就执行相应的操作。这样的实现从可能性来讲是没问题的，关键的是其中涉及到的各方面具体的技术，比如捕捉信息的精度、是否应该预先定义信号、存储的数据库容量、屏幕响应的速度等，一旦这些难题得以妥善解决，那么肢体语言或者语音变成生活中广泛应用的人机接口技术将成为必然。以上所谈到的未来的人机接口技术都是基于更加方便用户使用、使交互系统更加智能化的理念而思考得出的。这也是很多人容易想到的，毕竟这几种技术在现实生活中也有它们的影子。下面，我还将描述一种自己认为也是比较有前途和发展可能的人机接口技术。其实，以上提到的人机接口技术都是人与机器之间的直接交互，那么，为什么不能人通过机器再和机器进行交互呢？这让我想到了手机和电脑间的交互。我觉得应该完全有可能可以出现这样的现象：用户通过发送信息或者打电话给电脑，告知电脑去执行一个命令（例如打开某个文件之类的），电脑虽然不善于处理人类直接发出的肢体信号或者语言信号，但是通过手机发送过去的是电磁信号，这种信号对于电脑来说应该是更加容易处理的（就犹如在录音机上的芯片对已经接收到的声音的电流信号进行处理一般，当然事实上可能会复杂一些）。通过这种简接的方式控制电脑其实也是一种更加方便的人机交互方式，至少对于有一定距离范围的控制来说显得比鼠标键盘更为方便。当然，如果是近距离式的操作那就显得十分没有必要了。这种人通过机器再与机器进行交互的方式完全可以多样化，不必局限于电脑和手机，例如还可以在电脑和电脑间进行信息控制（这有些像远程登录和远程桌面等），不过其操作的幅度更广，更加智能化。总而言之，各种人机交互接口技术的出发点就是人，目标就是机器，而其间传送的信号就成为技术本身的一个关键。从交互的方式上讲，有直接的人机交互和间接的人机交互；从信号的内容讲，有键盘输入、鼠标输入和语音输入等；从接口的方式讲，有有线输入和无线输入……可想而知，如果想要电脑的智能化达到一个极限的高度，就是能够执行人类的思维，就好像一个人对着电脑想某