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1、多通道用戶界面研究普建濤汪國平董士海（北京大學(xué)計算機(jī)系圖形研究室北京100871）摘要用戶界面的研究旨在為用戶提供一種高效的人機(jī)通訊方式。近年來隨著計算機(jī)軟、硬件的迅猛發(fā)展以及因特網(wǎng)的異軍突起，傳統(tǒng)的圖形用戶界面面臨著新的挑戰(zhàn)。多通道人機(jī)界面和智能網(wǎng)絡(luò)界面的提出，更啟發(fā)人們?nèi)で笮乱淮脩艚缑娣妒絹斫鉀Q人機(jī)交互過程中的特殊問題。本文總結(jié)性地論述了多通道用戶界面研究中所涉及到的關(guān)鍵性問題，介紹了相應(yīng)的一些主要解決方法，指出了其中的不足，提出了自己的一些看法和構(gòu)想，結(jié)合當(dāng)前計算機(jī)新技術(shù)對下一代界面進(jìn)行了討論和展望。關(guān)鍵詞多通道用戶界面，人機(jī)交互，整合1引
2、言隨著計算機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域應(yīng)用深度和廣度的全面推進(jìn)，它與我們?nèi)粘Ｉ畹年P(guān)系也越來越緊密，從而使研究更有效的人機(jī)交互方式成為必要。人機(jī)界面從命令行界面發(fā)展到當(dāng)前的圖形和多媒體用戶界面的直接結(jié)果就是計算機(jī)擁有了更多的用戶，用戶需要記憶和訓(xùn)練的時間、強(qiáng)度都大幅度降低了，計算機(jī)呈現(xiàn)視覺、聽覺信息的能力大大加強(qiáng)，提高了用戶對信息表現(xiàn)形式的選擇和控制能力以及接受信息的效率。與此同時，隨著計算機(jī)表現(xiàn)形式的多樣化和用戶與計算機(jī)交互方式的多樣化，傳統(tǒng)的交互手段如鍵盤、鼠標(biāo)的用途在縮減，用戶界面不一定要和屏幕聯(lián)系在一起，計算機(jī)已經(jīng)變得“無所不在”了，這給計算機(jī)研究者
3、帶來了新的課題，傳統(tǒng)的人機(jī)界面形式面臨著挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)這種變化，就出現(xiàn)了多通道人機(jī)界面技術(shù)，它基于視線跟蹤、語音識別、手勢輸入、感覺反饋等新的交互技術(shù)，允許用戶利用本身的內(nèi)在感覺和認(rèn)知技能，使用多個交互通道，以并行、非精確方式與計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互，旨在提高人機(jī)交互的自然性和高效性。它代表了人機(jī)交互的一種新范式，與傳統(tǒng)的圖形用戶界面相比較，能將互補(bǔ)的通道進(jìn)行整合來獲取增強(qiáng)的混合，通道之間可以相互補(bǔ)充，克服彼此的缺陷，或者是針對不同的應(yīng)用采取不同的交互方式，具有更強(qiáng)大的表達(dá)能力、自然性、靈活性和便攜性，人機(jī)交互方式向人與[1]人交互方式靠攏。本文首先論述
4、了多通道用戶界面研究中所涉及到的主要研究內(nèi)容和相應(yīng)的解決方法，提出了自己的一些看法和構(gòu)想，結(jié)合當(dāng)前計算機(jī)技術(shù)發(fā)展的趨勢對未來用戶界面進(jìn)行了討論和展望。2多通道用戶界面的主要研究內(nèi)容多通道用戶界面要允許用戶使用多個交互通道以并行、非精確方式與計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行交互，但是，由于所有這些交互設(shè)備并沒有被設(shè)計成以協(xié)作的方式進(jìn)行工作，那么，如何使各種不同的設(shè)備以一種統(tǒng)一的方式服務(wù)于應(yīng)用程序，以及如何使各種不同的設(shè)備一起工作，而且什么時候使用何種設(shè)備，最后還要從這些通道的輸入信息流中獲取用戶要傳達(dá)的交互意圖，以計算機(jī)能夠理解的形式交付計算機(jī)執(zhí)行等諸多問題。這些問題也
5、就成為多通道用戶界面研究的主要內(nèi)容，下面將對這些內(nèi)容進(jìn)行具體論述。2．1認(rèn)知心理學(xué)人與人之間最自然、最高效的交流是多個通道的配合使用，如語言、手勢、眼神、身體姿勢等信息。人可以有效地整合來自不同通道的信息，形成一致的語義信息。目前，認(rèn)知心0理學(xué)已經(jīng)對單個通道信息的傳遞和加工有了較為深入的理解，而且擁有大量關(guān)于語音識別、字詞識別、手勢識別以及觸覺、動覺傳遞的信息等方面的研究。但對來自不同通道的信息是如何加工的、來自多個通道的信息是如何整合成一個一致的語義信息、多通道和背景信息的融合機(jī)理等問題還很少涉及。要讓計算機(jī)很好的整合來自不同通道的信息，有賴于對人
6、的來自不同通道信息整合機(jī)理的認(rèn)識。為了全面了解人的認(rèn)知能力，需要對人類知識獲取的過程、對大腦中存儲知識的結(jié)構(gòu)、對運(yùn)用這些知識的操作、對支持這些結(jié)構(gòu)和過程的計算環(huán)境以及對形成這些結(jié)構(gòu)和過程的生理基礎(chǔ)進(jìn)行全面、深入的研究。因此，隨著認(rèn)知心理學(xué)對人的信息加工的局限性的了解，必然會從“人適應(yīng)機(jī)器”過渡到“機(jī)器適應(yīng)人”。2．2界面模型及描述方法用戶界面模型和描述方法主要是幫助用戶清晰準(zhǔn)確地分析和表達(dá)界面功能及其變化，描述出用戶與系統(tǒng)的交互過程，從而可方便地映射到設(shè)計實現(xiàn)。多通道用戶界面基于多種交互通道，以用戶使用的自然性和效率為宗旨，這些特點給多通道用戶界面的
7、模型和描述方法提出了許多新的課題。傳統(tǒng)的界面描述方法如狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖及其擴(kuò)充方法、基于事件的描述、基于上下文無關(guān)文法、基于Petri網(wǎng)等描述方法在描述多通道界面方面都存在一定的困難。因此，針對多通道用戶界面，出現(xiàn)了相應(yīng)的一些用戶界面模型和描述方法。如王堅教授提出了一種基于自然交[2]互方式的多通道用戶界面模型VisualMan，主要是針對虛擬現(xiàn)實、科學(xué)計算可視化以及多媒體技術(shù)的發(fā)展，在分析傳統(tǒng)用戶界面概念模型的基礎(chǔ)上提出來的，它與單通道用戶界面相兼容，通過整合來自不同通道的自然方式輸入來完成界面的操作?；谑录?目標(biāo)的多通道用戶結(jié)構(gòu)模型（E-O模型）在兼
8、顧對話獨(dú)立性原則和語義反饋要求的基礎(chǔ)上，將人機(jī)交互活動歸結(jié)為事件與目標(biāo)的相互作用，其中目標(biāo)是核心，即交互活動
