智能时代人机交互未来发展趋势探讨

陆 鑫，滕支强，范亮亮

（南京邮电大学 通信与信息工程学院，江苏 南京 210003）

1 人机交互技术的发展

1.1 图形界面交互

图形界面交互这一理念最早于1973年出现，为图形交互指出了发展方向。电脑被看做一个桌面，系统各种程序被看做系统工具，文档则被看做电子纸张。将生活中的实际事物转换为虚拟的事物，利用计算机将抽象内容具象化，比如，我们在进行文档归类时，可以把同一类的文档放到同一文件夹下；删除文件时，直接拖拽到回收站，就好比现实生活丢垃圾一样。比尔盖茨就是受到这一理念的启发，研发出了Windows系统。

1.2 手势识别

手势识别借助计算机识别和感知技术，实现了人机交互。计算机识别人们做出的手势动作，这样人们即便没有接触设备，根据对应手势便可以完成设备的互动。手势识别的出现，表明人们已经尝试如何脱离鼠标、键盘、屏幕等，开始搭建计算机和人类交流的新渠道。手势识别从最初的对人类手部动作、肘部动作捕捉人们运动轨迹实现人机交互，到发展成为对人们的姿态、行为、面部表情等方面的识别，人机交互从以往的系统核心，朝着用户核心转换[1]，如图1所示。

1.3 语音交互

最早的语音交互是人们建立的语音应答系统，用户拨打电话，无法得到应答时，播放提前录制好的语音信息。最早的语音交互，不仅应用范围非常窄，而且比较生硬呆板，难以解决实际的问题。现阶段，SIRI、小爱同学等移动端的语音交互APP的出现，实现了AI技术和人们的语音互动，受到人们的普遍欢迎。

1.4 脑机接口

脑机接口则包含了众多的领域，比如，计算机科学、神经科学、信息科学、认知科学、医学等多个领域，大脑和外部环境监理交流和控制渠道，大脑和计算机连接之后，接受大脑信号传输，识别人们的脑信号，从而控制外部设备[2]。

2 人机交互的现状和不足

语音交互方式可以让人们摆脱双手，出现之后，深受人们的好评。语音交互有着成本低、应用范围广的优点，但也有着不足，比如，输入方式方面，无法输入过多的内容以及持续输入，只能实现简单的语音交互。语音交互还会受到外部环境的影响，如果深处嘈杂的外部环境，识别语音的难度较大，容易出现识别错误的情况。

图1 人机交互系统

手势识别可以让人们在不佩戴设备的情况下，实现与系统的交互，将其和语音识别结合起来，可以带来很好地交互体验[3]。但是无法成为主流交互的原因在于：没有外界物品的支撑，人们的双手很难长时间浮空；人们在现实生活中形成的手势习惯，无法在办公、室外等公共场所实现手势交互；缺少反馈机制，人们使用手机触屏可以得到反馈，知道触屏到了屏幕，手势识别则缺乏反馈体验，不知道是否已经触发了操作指令。

脑机接口的交互方式，在很多领域得到很好地因公，比如对于恢复感知、运动以及机器人替身等领域应用比较常见。但是用户的接受程度以及设备的普及率有待提升。

3 人机交互的未来发展趋势

由于交互方式各有不足，多种交互方式相互结合，发挥各自的长处，弥补各自的不足。多感官融合的方式，也就是通过视觉、触觉、听觉、嗅觉、环境、动作行为等方式，计算机系统模拟人们社交的方式，从而更好地满足人们人机交互的需要。由于情境感知有着自动化、实时性、个性化的特点，可以自动地计算和获取用户需求，从而提供相应的服务内容。以物联网为基础，打造多模态交互网络的方式，整合现有的人机交互方式，通过对用户情境的感知，选择最为自然的交互方式，满足用户的交互需求，从而让不同来源的智能产品，像一台机器或者一个人一样，为用户提供服务。基于此，笔者认为，未来人机交互的发展将朝着如下方向：

首先，整体性发展。将不同的智能设备设置同样的生态系统，让多个设备像一个设备一样，服务用户。物联网多模态交互网络环境下，智能设备之间的联系更加密切，不再是单独为战，而是设备之间进行信息的共享，不用对信息进行重复的计算和推送，就好比一个用户的账号，可以在多个设备上登录使用，一条信息不会多次推送。利用物联网的多模态交互网络，提升智能设备的统一性和整体性，设备和系统的利用效率更高，也更加地安全。

其次，感知性。未来智能设备可以有效地感知用户所处的情境，这样用户可以不用输入信息，系统自动感知和执行，满足用户的需求。可以利用类似传感器的设备，感知用户所处的情境，收集相关信息，分析用户的下一步行为，从被动服务变为主动服务。利用智能设备的感知功能，感知用户的情境，分析之后做出调整变化，将最合理、最有效地信息推送给用户，或者是执行某种决策，更好地服务用户。情境感知将外界的用户、系统状态、情境环境等有机地集合起来。一个完整的智能设备，可以自动感知用户所处的情境，并作出正确地判断[4]。

最后，去屏幕化。去屏幕化是指摆脱屏幕的限制，周围的环境则是屏幕。最好的交互模式应该是自然无形的，对于用户而言，没有界面就是最好的用户界面。将屏幕操作的功能去除，将用户拿取和放下耳机这一动作指令和蓝牙自动断连功能关联，这微小的改动，让功能更加人性化。

4 结语

综上所述，随着互联网技术和智能技术的发展，人机交互的模式不断增多。从最初的文字界面交互、语音交互、手势交互、脑机接口等交互模式，逐渐变为多种交互模式融合的情况。现阶段，主流的人际交互模式是文字界面交互和手势交互，语音交互和脑机接口的应用领域则相对偏窄，利用率偏低。不同的人机交互模式有着不同的优缺点，需要进一步地发展和优化。未来人机交互则重点放到减少用户操作方面，从以往被动接受用户操作指令，到主动感知用户操作需求。多模态交互模式，通过系统感知，感知用户所处的情境，经过数据分析，做出相应地判断，减少用户的操作。万物智联时代的到来，让这种感知执行的模式，变得更加可行。