人机交互界面设计中的自然化趋势

【编者按】为了减少冷漠感，用户界面设计师们不断探索新的、更自然、更直观、更接近人类行为方式的人机交互界面，这就是自然用户界面(NUI-Natural User Interface)。

一、自然用户界面设计应用的意义

计算机从诞生到现在虽然只有半个世纪的时间，但已经深深地渗透到了我们生活的各个角落，影响到了人类生活的基本模式。自从有了计算机，人类就不断探索如何跟计算机进行更有效的沟通，使沟通过程有更愉悦的体验感受，于是就有了人机交互界面设计这一学科。从最早单一的字符用户界面(CUI-CharacterUserInterface)到图形用户界面(GUI-GraphicUserInterface)和多媒体用户界面，艺术家与设计师们有了一个广阔的创作空间。

在人机交互界面设计的发展过程中，鼠标和键盘一直是我们与计算机沟通的主要输入设备，而屏幕就一直是计算机信息的最主要输出设备，所以在人机交互作品的创作过程中经常会使用“鼠标经过”、“鼠标点击”、“键盘按下”等事件来判断用户的行为与指令，而鼠标和键盘就成为了传达指令的“传令官”。但这种方式并不是人类沟通的原有方式，这是计算机强加给我们的要求，我们就像去到一个陌生的世界，然后必须改变自己，学习新的方法来适应新的环境。在这个世界里，计算机总是给人一种非生物性的冷漠感。为了减少这种冷漠感，用户界面设计师们不断探索新的、更自然、更直观、更接近人类行为方式的人机交互界面，这就是自然用户界面(NUI-NaturalUserInterface)。

自然用户界面的应用大大地减少了人与计算机的隔阂，其应用的主要意义包括：

1.它使人机交互的过程更接近于人原来的自然交流形式，用户只需要应用日常的自然技能，无须经过专门的适应与学习便可进行对计算机的操作，减少了重新学习的认知负荷，增加交互效率。

2.自然用户界面无论从感官感受，行为方式以及使用空间上都提供了很强的真实感，使人在使用界面的过程中有更强的投入感和参与感。

3.丰富的输入和输出的软硬件技术，为应用设计学科和数码交互艺术学科提供了极其丰富的表现方法。艺术家和设计师们能够使用更多的感官通道进行设计和创作，极大地丰富了艺术设计与创作的形式和面貌。

4.新的技术、新的交互方式、新的感官刺激不断出现，为人们提供了前所未有的感官体验，激起人们对信息的求知欲，为生活增添更多的乐趣，从某个角度上讲，这也就推动了人类文明发展的进程。

近两年对自然用户界面的研究取得了突破性的进展。微软、Google、苹果……等公司近年来已经投入了大量的资源研发更加直观自然的人机交互界面技术，并已经把多点触摸，图像识别等新技术逐步应用到其电子产品及软件界面当中。在拉斯维加斯举办的2008年度消费电子展(CES)上，美国微软公司的创始人比尔·盖茨的开幕演讲中提出了“自然用户界面”将是下一个“数字十年”的发展方向，微软将致力创造一个自然用户界面应用的核心平台[2]，自然用户界面的设计潮流成为了用户界面设计发展的必然趋势。

二、自然用户界面设计的发展方向

这种自然性的发展方向主要体现在多感官、多维度、智能化这几个方面。

1.多感官

人类最基本的沟通方式是使用语言、动作、表情并通过听觉、视觉、触觉、味觉等多种自然感官系统进行沟通的。多感官的发展方向主要体现在硬件界面设备创新的基础之上。感官的传递必须要通过具有此功能的硬件设备进行，没有一个可用的感官传送硬件通道，感官设计就无从谈起。

早期，人只能通过键盘与计算机进行沟通，而计算机就只能通过显示器以视觉信息的方式反馈给用户，而这些信息仅限于字符，并非真正以意上的视觉画面，而只是一个个传递信息的视觉符号。到了后来有了鼠标作为输入设备，以及图形用户界面的广泛应用，计算机计算能力的不断提升，计算机才能通过屏幕使用色彩、造型、照片等视觉画面输出信息，有了真正意义上的视觉信息输出的能力。后来随着多媒体技术的发展，视频、音频加入到了人机交互当中。然而这些视觉与听觉的传递基本上都是单向的，只能是计算机把视觉和听觉信息传递给人，而人不能通过视觉与声音来控制计算机。计算机的麦克风也只能是作为听觉信息的录入工具，而不是控制界面。人类语言，肢体动作，表情的自然沟通方式一直没有应用到计算机控制技术当中。

随着计算机技术的不断发展，人们为寻求更自然的沟通渠道不断努力。在二十世纪末，自然语音界面开始出现。人们开始使用语音识别技术进行文字录入，电话的总机也可以通过直接说出部门或人员的名称来进行转接的操作。电话可以通过语音进行拨号，一些玩具机器人也能听懂一些简单的、预设的语句。但如果要使用日常的语言交流方式与计算机沟通，我想我们还有很长的路要走。

近几年图像识别技术被应用到很多的多媒体交互艺术作品当中，并且使用投影、大屏幕等大型输出设备，营造较大的空间氛围，使用户真正融入到作品当中，大大增加了用户的参与感。计算机可以通过摄像头看见人类了，能辨认主人的面容，也能根据人类的肢体动作做出一定的反应。而且这种技术也随着互联网带宽的不断增加，某些网站也能实时地应用上了这种人机交互的方式。

另外一种不可不提的人机交互设备就是触摸屏了，这种技术虽然还没有广泛应用到台式计算机，但在PDA以及笔记本电脑上已经应用非常广泛了，在触摸屏上我们可以用原有的书写方式输入文字，用自己的手指直接点击，拖动屏幕上的元素，使操作变得更加直观。有的触摸屏还可以感应到手指按压的力度做出相应的反应，如画出一条粗细浓淡，变化丰富的线条。当今触摸屏技术已经发展到了新的阶段，称为“多点触摸”（Multi-Touch）技术，之前的触摸屏只能辨认一个触摸点，多点触摸技术能够准确辨认多个触摸点，并且能够通过多个触摸点的运动变化特征来判定人的操作指令，使得整个操作过程更加有趣、更加自然。这一技术已经被应用到苹果公司新一代的产品iPhone和Macbookair当中，这也许这就是未来人机交互方式的新标准。

除了以上的例子之外，会震动的游戏控制器，电子气味发生器，任天堂Wii游戏机的平衡板……等都是为了不断增强人机交互过程中的感官感受，增加用户的参与度与真实感。总而言之，在人机交互中结合更多的感官通道能够使人有更强烈的真实感、投入感与认同感，使作品在各种感官上直接打动用户。

2.多维度

通过维度观念看人机交互界面发展，整个过程就是维度不断增加的过程，每个阶段都包括了输出和输入的两方面内容。

一维形态阶段，输出方面指的是早期单一排列的字符信息，输入的设备就只有键盘，键盘的输入是没有明显空间坐标的概念的。

二维形态阶段，输出方面是指图形用户界面的出现允许能够在屏幕上运用图形、色彩、动画等二维平面形态进行展现信息内容，另一方面是指现在所使用的鼠标只输出X轴和Y轴的二维数据，我们的交互设计作品只能通过这两个信息做出判断。

当今我们正发展到了三维形态的阶段，主要内容包括计算机三维图形技术的发展。但现有三维图形的计算结果主要还是以只有二维显示能力的显示器来展现，三维全息影像技术才是真正的三维展示技术。三维全息影像技术呈现的影像就好像是摆放在现实空间的物体，我们可以走到它的侧面看它，甚至可以走到后面去观看这个影像的背面。另一方面就是三维信息的输入系统了，最好的例子莫过于任天堂的Wii游戏机控制器（图2），用户拿着手中的控制器做出各种的动作，控制器在空间中的三维运动数据就会被传送到游戏主机中，画面中的三维图像也随之发生变化，如：用户拿着控制器做出击球的动作，屏幕中的球就会被击中，并且还会根据不同的速度、角度、力度做出相应的变化。这种革命性的创新首次把原来鼠标只能传递二维空间信息提升到了可以直接传递X、Y、Z轴的三维空间定位信息，让用户能使用日常的行为方式控制计算机，使得整个游戏的体验过程变得十分真实和有趣。

3.智能化

人工智能代表着人机交互界面设计的新阶段。“人工智能是计算机科学的一个分支，它试图理解智能的实质，并制造出一种能够独立思考，并根据不同的情况做出自主判断的智能机器。”人机交互过程对于计算机来说就是一个接受指令，进行运算，最后输出结果的过程。但目前情况是，计算机基本处于数学逻辑运算的阶段，运算的过程并不对数据进行理解，并不能对意识、情感、心理等一些生物性的活动做出处理，以及不能进行像人类意识所特有的主观能动的创造性活动，如：自主性的艺术创造。我们先不讨论机器最终能否拥有像人类一样的智能，但随着计算机技术的不断发展，计算机的运算能力越来越强大，在计算机内部能储存的逻辑判断条件越来越丰富，逻辑上的匹配运算结构会越来越复杂，渐渐地，计算机也具备了基本的学习和归纳推理的能力，如：可以建立认识模型，然后对非预先设定的声音、文字或者图像进行辨认。人机交互界面设计正需要这种计算机对外部条件更加人性化的判断与反馈。无论如何计算机将会越来越像生物，我们与计算机的交流也会越来越像跟生物在交流。

结语

人机交互界面设计艺术层面的表现方式都必须搭建在计算机软硬件技术平台的基础之上。由此可见，这些新技术的出现必将影响到下一代的用户界面设计面貌，而且这些新技术还会不断涌现，无论从视觉、听觉、触觉等感官系统，还是空间与时间等多维度系统设计都提供了无比广阔的创作空间，设计师以及从事数码艺术创作的艺术家所能应用的手段都将会有一个数量上和质量上的飞跃。人机交互界面的发展经历了改变自我，又寻找真我的过程，是一种自然形态的回归。也许未来的计算机会脱离机器的形象，计算机可能变成一个能够与您多方位交流的情感个体。没有哪个人会愿意生活在一个冷冰冰的机器世界当中，这种对自然交互形态的追求，必将会成为人机交互界面设计领域的新主题。

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