《人機交互》是學(xué)習人機交互課程的教材，介紹了人機交互的發(fā)展歷史、人機交互技術(shù)、交互設(shè)備、交互系統(tǒng)設(shè)計方法及交互系統(tǒng)評估等，總結(jié)了20世紀90年代人機交互多通道界面的前沿進展，并對新一代人機交互界面進行了展望�！度藱C交互》可用作計算機軟件專業(yè)學(xué)生（包括研究生和高年級本科生）的基本教材，也可以供人機界面及其各相關(guān)領(lǐng)域的研究人員以及計算機界各層次工作人員參考。
序言
人機交互是研究人和計算機以及它們二者之間的相互影響的領(lǐng)域。近二十年，人機交互的研究在計算機科學(xué)領(lǐng)域引起越來越大的興趣，并取得快速發(fā)展，成為計算機系統(tǒng)研究的重要組成部分。隨著計算機本身的處理速度和存儲容量的飛速提高，人們越來越需要不斷改進人機界面這個計算機與使用者之間的對話接口。人機界面已經(jīng)從過去人去適應(yīng)計算機，發(fā)展為計算機不斷地適應(yīng)人的習慣和以“用戶”為中心的新階段。人機界面的重要性在于它極大地影響了最終用戶的使用，影響了計算機的推廣應(yīng)用，以至于影響人們的工作和生活。
人機交互是一個跨學(xué)科的領(lǐng)域，它在整個計算機研究與產(chǎn)業(yè)中的地位日趨顯著。近年來它在歐美得到飛速發(fā)展，國內(nèi)的研究也已經(jīng)有國家支持的科研項目（國家自然科學(xué)基金、“863”計劃、“九五”計劃）。另外由于開發(fā)工作量極大，加上不同人群對界面的要求不全相同，人機界面已成為計算機研制中一個最困難的部分，人機界面的研究開發(fā)需要大量人才。互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，虛擬現(xiàn)實，科學(xué)計算可視化，多媒體技術(shù)也對人機界面提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求，同時也提供了許多新的機遇。
北京大學(xué)計算機系計算機軟件專業(yè)于2000年春季首次開設(shè)了人機交互課程，以加強學(xué)生對人機交互問題的了解。本書是根據(jù)前兩年課程的教學(xué)經(jīng)驗和本系人機交互與多媒體研究室董士海教授所寫的兩部相關(guān)書籍結(jié)合修改而編寫的教材，其目的是使之更適合于本科生和研究生教學(xué)使用。它將具體介紹人機界面發(fā)展過程，多種交互技術(shù)與設(shè)備，交互系統(tǒng)設(shè)計方法，多通道人機交互系統(tǒng)的模型、設(shè)計問題、評估方法及開發(fā)環(huán)境。并試圖與計算機科學(xué)、心理學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合，完善人機界面的可用性，從技術(shù)、應(yīng)用等多個視角來介紹人機界面。
本書共分八章。第1章是引言，介紹人機交互的發(fā)展歷史和近年來國際上人機交互研究情況；第2章介紹人的因素；第3章介紹人機交互設(shè)備和技術(shù)；第4章詳細介紹人機交互系統(tǒng)設(shè)計的理論和方法；第5章討論多通道用戶界面的主要問題，以國家自然科學(xué)基金重點項目“多通道用戶界面研究”為背景介紹了多通道用戶界面的研究實例；第6章介紹用戶界面的開發(fā)工具和環(huán)境；第7章介紹界面評估和可用性測試；第8章是對人機交互及用戶界面的展望，討論了人機界面發(fā)展的歷史趨勢和誘人前景。
本書可作為人機交互或界面設(shè)計課程的教材，以人機界面及其各相關(guān)領(lǐng)域的研究人員（包括研究生和高年級本科生）為主要讀者對象，也可以作為相關(guān)研究者的參考資料。那些過去對人機交互不夠了解的讀者，特別是那些從事著與人機交互關(guān)系非常密切的工作（包括人工智能、模式識別、多媒體、互聯(lián)網(wǎng)等）的讀者和研究者，可以通過本教材更加清晰了解當前人機交互的發(fā)展趨勢。人機交互領(lǐng)域是一個科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要領(lǐng)域，人機交互的發(fā)展，技術(shù)與設(shè)備的成熟必然意味著巨大的市場。企業(yè)決策人員在考慮自己的產(chǎn)品戰(zhàn)略時需要更加重視人機界面這一滲透各個產(chǎn)品的因素。本書也可作為企業(yè)決策、產(chǎn)品導(dǎo)向和研究支持等方面人員的參考。
第1章 引言
1．1 人機交互的重要性
1．2 人機交互的發(fā)展歷史
1．2．1 計算機發(fā)展的早期
1．2．2 作業(yè)控制語言及交互命令語言階段
1．2．3 圖形用戶界面階段
1．2．4 網(wǎng)絡(luò)用戶界面的出現(xiàn)
1．2．5 多通道、多媒體的智能用戶界面階段
1．2．6 人機界面發(fā)展中最有影響的事件和成果
1．3 人機交互的三元素
1．3．1 已、人的因素
1．3．2 交互設(shè)備
1．3．3 交互軟件
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參考文獻
第2章 人的因素
2．1 人的行為模型
2．1．1 手動控制
2．1．2 管理控制
2．1．3 監(jiān)視問題
2．2 人類工程學(xué)
2．2．1 人類工程學(xué)中人的特性
2．2．2 人機功能比較
2．2．3 顯示器與控制器的設(shè)計
2．3 計算機用戶工程原理
2．4 軟件心理學(xué)
2．4．1 軟件心理學(xué)的提出及定義
2．4．2 研究方法
2．4．3 若干結(jié)果
參考文獻
第3章 人機交互設(shè)備和技術(shù)
3．1 傳統(tǒng)交互設(shè)備
3．1．1 正文輸入／輸出設(shè)備
3．1．2 圖形、圖像輸入／輸出設(shè)備
3．2 三維輸入設(shè)備
3．2．1 三維定位機構(gòu)Polhemus
3．2．2 數(shù)據(jù)手套及其他指示姿勢的裝置
3．2．3 三維操縱桿、鼠標器及跟蹤球
3．2．4 力量反饋技術(shù)
3．3 語音交互技術(shù)
3．3．1 語音輸入
3．3．2 語音識別
3．4 基于手勢的交互技術(shù)
3．5 視線追蹤的交互技術(shù)
3．6 表情識別
3．7 自然語言理解
3．8 手寫識別
3．8．1 靜態(tài)手寫體識別
3．8．2 聯(lián)機手寫體識別
3．9 全息圖像
3．10 聽覺界面
3．11 總結(jié)
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參考文獻
第4章 用戶界面設(shè)計
4．1 用戶界面的風格
4．1．1 命令語言
4．1．2 菜單選項
4．1．3 直接操作
4．1．4 用戶界面的標準化問題
4．2 用戶界面設(shè)計中的重要問題
4．2．1 響應(yīng)時間和顯示速率
4．2．2 屏幕設(shè)計及信息提示
4．2．3 聯(lián)機幫助、手冊及指導(dǎo)教材
4．2．4 錯誤處理
4．3 對話獨立性
4．3．1 對話獨立性的有關(guān)概念
4．3．2 對話的行為模型和結(jié)構(gòu)模型
4．4 對話的表示技術(shù)
4．4．1 狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖
4．4．2 上下文無關(guān)文法
4．4．3 事件模型
4．4．4 其他表示技術(shù)
4．5 界面設(shè)計方法
4．5．1 命令語言的設(shè)計
4．5．2 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法
4．5．3 形式化描述方法
4．5．4 基于知識的設(shè)計方法
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參考文獻
第5章 多通道用戶界面的主要問題
5．1 引言
5．1．1 多通道用戶界面的幾個概念
5．1．2 多通道人機界面中人機交互的特點
5．1．3 多通道用戶界面的概念模型
5．1．4 多通道用戶界面的優(yōu)勢
5．1．5 多通道用戶界面研究中的主要問題
5．1．6 多通道用戶界面的研究簡況
5．2 輸入原語
5．3 用戶模型和描述方法
5．3．1 基于自然交互方式的多通道用戶界面模型
5．3．2 層次化的多通道用戶界面描述方法
5．3．3 應(yīng)用舉例
5．3．4 其他多通道用戶結(jié)構(gòu)模型
5．4 多通道整合
5．4．1 基本概念
5．4．2 人的多通道整合
5．4．3 多通道整合實例分析
5．4．4 多通道整合原理
5．4．5 多通道整合方法
5．5 實例
5．5．1 虛擬房間
5．5．2 中國象棋
5．5．3 “積木世界”
5．5．4 多通道移動導(dǎo)游系統(tǒng)TGH
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參考文獻
第6章 用戶界面的開發(fā)工具和環(huán)境
6．1 用戶界面工具箱
6．1．1 界面設(shè)計工具的要求
6．1．2 窗口系統(tǒng)的定義、類型及層次
6．1．3 對計算機若干領(lǐng)域的重大影響
6．1．4 實用技術(shù)
6．2 用戶界面管理系統(tǒng)
6．2．1 發(fā)展歷史
6．2．2 控制結(jié)構(gòu)
6．2．3 將來的研究趨向
6．3 多通道用戶界面的軟件平臺
6．3．1 智能體模型
6．3．2 PAG．Amodeus模型
6．3．3 MMl2結(jié)構(gòu)模型
參考文獻
第7章 用戶界面的評估
7．1 測試與評估
7．2 評估方法
7．3 可用性測試
7．4 用戶界面評估
7．4．1 使用任務(wù)評估用戶界面
7．4．2 界面表現(xiàn)評估
7．5 多通道用戶界面的評估
7．5．1 多通道界面人機交互評估
7．5．2 CAD評估實例
7．5．3 多通道用戶界面的可用性測試
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參考文獻
第8章 新一代人機界面展望
8．1 近年來人機交互的進展
8．1．1 自然、高效的多通道交互
8．1．2 人機交互模型和設(shè)計方法
8．1．3 虛擬現(xiàn)實和三維交互
8．1．4 可穿戴計算機和移動手持設(shè)備的交互
8．1．5 智能空間及智能用戶界面
8．1．6 計算機支持的協(xié)同工作
8．2 人機交互技術(shù)的標準化問題
8．2．1 以人為中心的交互系統(tǒng)設(shè)計過程（IS013407）
8．2．2 多通道交互（W3C標準）
8．2．3 用戶界面標記語言（UIML）
8．3 虛擬現(xiàn)實及網(wǎng)絡(luò)用戶界面
8．3．1 虛擬信息房間（Virtural Information Room VIR）
8．3．2 自然交互和虛擬現(xiàn)實
8．3．3 網(wǎng)絡(luò)用戶界面
……
�。�2）提高了工作質(zhì)量
計算機不僅提高了生產(chǎn)效率，而且提高了工作質(zhì)量。例如，文字處理和激光排版系統(tǒng)可打印出高質(zhì)量的報紙及書籍，不僅可保證名詞術(shù)語的一致性，而且可糾正拼寫的錯誤。航空訂票系統(tǒng)不僅可很快確定航班的情況，而且可準確及時地提供查詢座位和到達、轉(zhuǎn)機時間的服務(wù)。工廠的自動化生產(chǎn)可保證產(chǎn)品的質(zhì)量，并可提供各種快速、嚴格的測試。在軍事技術(shù)方面及危險的場合，采用計算機控制可以在無人的條件下進行各種準確嚴格的試驗。在計算機用戶界面得到極大改進的情況下，人們可以通過人機對話來提高設(shè)計質(zhì)量，改善產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。此外，人們還可通過計算機的可視化手段直接了解未來產(chǎn)品或系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及外觀情況。
（3）促進計算機進入個人及家庭生活
過去，計算機主要用于大型企業(yè)、政府部門及公共服務(wù)，自1980年起，個人計算機得到了飛速發(fā)展，并已在個人及家庭生活的許多方面得到了廣泛應(yīng)用，幫助人們合理安排生活，因而提高了人們的工作效率。在個人的工作方面，字處理系統(tǒng)為人們提供編寫文件、創(chuàng)作小說等文字編輯排版功能；各種管理信息系統(tǒng)提供個人日程安排、電話號碼管理、家庭賬目管理、健康記錄等功能。而在個人生活方面，則可以提供電子游戲、假期活動計劃、稅收情況管理等功能。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多用計算機自動控制家庭電器，從而減輕人們的家務(wù)勞動等方案，這為人們提供舒適方便的生活環(huán)境展現(xiàn)了良好前景。
�。�4）進行科學(xué)探索
人們在進一步認識客觀世界，探索自然界奧秘的各種研究中，可以利用計算機這一工具構(gòu)造數(shù)學(xué)模型，模擬自然規(guī)律及建造用于各種計算機控制的研究工具。當代前沿學(xué)科的研究幾乎都離不開計算機，例如，生命科學(xué)中遺傳密碼的研究，合成材料的定性定量分析，超大規(guī)模集成電路的設(shè)計及測試等都需要極強的計算機系統(tǒng)支持。在當今十分活躍的“虛擬現(xiàn)實”的研究中，將以計算機為中心生成具有各種真實感的立體視覺、聽覺等以仿真人類的各種工作環(huán)境。這一研究更加生動體現(xiàn)了當前計算機系統(tǒng)的巨大能力，也反映了當今人機界面技術(shù)的成就。
�。�5）用于教育與訓(xùn)練
人機交互技術(shù)的進展為計算機教育提供了廣泛應(yīng)用的技術(shù)和工具。過去僅通過教師講授很難講清的概念、定理、現(xiàn)象或自然規(guī)律，現(xiàn)在可通過計算機進行生動的輔助教學(xué)。不僅如此，學(xué)生還可以通過計算機“課件”進行自學(xué)、自練、自測，從而大大減輕了教師的工作量。在許多有危險性或代價極大的工作培訓(xùn)中，現(xiàn)在可用計算機來模擬工作條件進行訓(xùn)練，諸如飛行模擬、航海模擬、外科手術(shù)模擬等。各種以計算機為核心的“電子書籍”、“電子詞典”、“翻譯機器”等均可提高人們的學(xué)習效率。
�。�6）用于文化娛樂活動
用計算機進行的電子游戲、電腦下棋、計算機繪圖、計算機書法、計算機音樂創(chuàng)作、郵票管理，以及各種體育比賽的記錄統(tǒng)計等都可以使人們的業(yè)余生活變得更加豐富多彩。已經(jīng)迅速發(fā)展起來的多媒體技術(shù)，不僅可用于教育和文獻資料的查詢方面，還可對視頻、音響、報刊等各種媒體進行統(tǒng)一管理，產(chǎn)生更加豐富多彩的效果。
�。�7）用于人際交往
計算機用戶界面在聯(lián)網(wǎng)條件下可使人們的通信更加迅速、方便。人們雖然遠隔萬里，但通過計算機終端則可即時通信，就像打電話一樣方便。隨著高速網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，圖像通信也將成為現(xiàn)實。在計算機網(wǎng)絡(luò)支持下，遠程可視會議、多人游戲、小組決策討論等均可以成為現(xiàn)實。
……
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