《人機(jī)交互》是學(xué)習(xí)人機(jī)交互課程的教材，介紹了人機(jī)交互的發(fā)展歷史、人機(jī)交互技術(shù)、交互設(shè)備、交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法及交互系統(tǒng)評(píng)估等，總結(jié)了20世紀(jì)90年代人機(jī)交互多通道界面的前沿進(jìn)展，并對(duì)新一代人機(jī)交互界面進(jìn)行了展望。《人機(jī)交互》可用作計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)學(xué)生（包括研究生和高年級(jí)本科生）的基本教材，也可以供人機(jī)界面及其各相關(guān)領(lǐng)域的研究人員以及計(jì)算機(jī)界各層次工作人員參考。
序言
人機(jī)交互是研究人和計(jì)算機(jī)以及它們二者之間的相互影響的領(lǐng)域。近二十年，人機(jī)交互的研究在計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究的重要組成部分。隨著計(jì)算機(jī)本身的處理速度和存儲(chǔ)容量的飛速提高，人們?cè)絹碓叫枰粩喔倪M(jìn)人機(jī)界面這個(gè)計(jì)算機(jī)與使用者之間的對(duì)話接口。人機(jī)界面已經(jīng)從過去人去適應(yīng)計(jì)算機(jī)，發(fā)展為計(jì)算機(jī)不斷地適應(yīng)人的習(xí)慣和以“用戶”為中心的新階段。人機(jī)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(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用，以至于影響人們的工作和生活。
人機(jī)交互是一個(gè)跨學(xué)科的領(lǐng)域，它在整個(gè)計(jì)算機(jī)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(guó)內(nèi)的研究也已經(jīng)有國(guó)家支持的科研項(xiàng)目（國(guó)家自然科學(xué)基金、“863”計(jì)劃、“九五”計(jì)劃）。另外由于開發(fā)工作量極大，加上不同人群對(duì)界面的要求不全相同，人機(jī)界面已成為計(jì)算機(jī)研制中一個(gè)最困難的部分，人機(jī)界面的研究開發(fā)需要大量人才�；ヂ�(lián)網(wǎng)發(fā)展，虛擬現(xiàn)實(shí)，科學(xué)計(jì)算可視化，多媒體技術(shù)也對(duì)人機(jī)界面提出了新的挑戰(zhàn)和更高的要求，同時(shí)也提供了許多新的機(jī)遇。
北京大學(xué)計(jì)算機(jī)系計(jì)算機(jī)軟件專業(yè)于2000年春季首次開設(shè)了人機(jī)交互課程，以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)人機(jī)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(yàn)和本系人機(jī)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(jī)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(jì)方法，多通道人機(jī)交互系統(tǒng)的模型、設(shè)計(jì)問題、評(píng)估方法及開發(fā)環(huán)境。并試圖與計(jì)算機(jī)科學(xué)、心理學(xué)等多學(xué)科相結(jié)合，完善人機(jī)界面的可用性，從技術(shù)、應(yīng)用等多個(gè)視角來介紹人機(jī)界面。
本書共分八章。第1章是引言，介紹人機(jī)交互的發(fā)展歷史和近年來國(guó)際上人機(jī)交互研究情況；第2章介紹人的因素；第3章介紹人機(jī)交互設(shè)備和技術(shù)；第4章詳細(xì)介紹人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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(shí)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(píng)估和可用性測(cè)試；第8章是對(duì)人機(jī)交互及用戶界面的展望，討論了人機(jī)界面發(fā)展的歷史趨勢(shì)和誘人前景。
本書可作為人機(jī)交互或界面設(shè)計(jì)課程的教材，以人機(jī)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(jí)本科生）為主要讀者對(duì)象，也可以作為相關(guān)研究者的參考資料。那些過去對(duì)人機(jī)交互不夠了解的讀者，特別是那些從事著與人機(jī)交互關(guān)系非常密切的工作（包括人工智能、模式識(shí)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(dāng)前人機(jī)交互的發(fā)展趨勢(shì)。人機(jī)交互領(lǐng)域是一個(gè)科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的重要領(lǐng)域，人機(jī)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(chǎng)。企業(yè)決策人員在考慮自己的產(chǎn)品戰(zhàn)略時(shí)需要更加重視人機(jī)界面這一滲透各個(gè)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(jī)交互的重要性
1．2 人機(jī)交互的發(fā)展歷史
1．2．1 計(jì)算機(jī)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(jī)界面發(fā)展中最有影響的事件和成果
1．3 人機(jī)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(xiàn)
第2章 人的因素
2．1 人的行為模型
2．1．1 手動(dòng)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(jī)功能比較
2．2．3 顯示器與控制器的設(shè)計(jì)
2．3 計(jì)算機(jī)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(xiàn)
第3章 人機(jī)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(jī)構(gòu)Polhemus
3．2．2 數(shù)據(jù)手套及其他指示姿勢(shì)的裝置
3．2．3 三維操縱桿、鼠標(biāo)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(shí)別
3．4 基于手勢(shì)的交互技術(shù)
3．5 視線追蹤的交互技術(shù)
3．6 表情識(shí)別
3．7 自然語言理解
3．8 手寫識(shí)別
3．8．1 靜態(tài)手寫體識(shí)別
3．8．2 聯(lián)機(jī)手寫體識(shí)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(xiàn)
第4章 用戶界面設(shè)計(jì)
4．1 用戶界面的風(fēng)格
4．1．1 命令語言
4．1．2 菜單選項(xiàng)
4．1．3 直接操作
4．1．4 用戶界面的標(biāo)準(zhǔn)化問題
4．2 用戶界面設(shè)計(jì)中的重要問題
4．2．1 響應(yīng)時(shí)間和顯示速率
4．2．2 屏幕設(shè)計(jì)及信息提示
4．2．3 聯(lián)機(jī)幫助、手冊(cè)及指導(dǎo)教材
4．2．4 錯(cuò)誤處理
4．3 對(duì)話獨(dú)立性
4．3．1 對(duì)話獨(dú)立性的有關(guān)概念
4．3．2 對(duì)話的行為模型和結(jié)構(gòu)模型
4．4 對(duì)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(jì)方法
4．5．1 命令語言的設(shè)計(jì)
4．5．2 面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法
4．5．3 形式化描述方法
4．5．4 基于知識(shí)的設(shè)計(jì)方法
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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(gè)概念
5．1．2 多通道人機(jī)界面中人機(jī)交互的特點(diǎn)
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(shì)
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(jiǎn)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(shí)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(shí)例
5．5．1 虛擬房間
5．5．2 中國(guó)象棋
5．5．3 “積木世界”
5．5．4 多通道移動(dòng)導(dǎo)游系統(tǒng)TGH
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參考文獻(xiàn)
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(jì)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(duì)計(jì)算機(jī)若干領(lǐng)域的重大影響
6．1．4 實(shí)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(tái)
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(xiàn)
第7章 用戶界面的評(píng)估
7．1 測(cè)試與評(píng)估
7．2 評(píng)估方法
7．3 可用性測(cè)試
7．4 用戶界面評(píng)估
7．4．1 使用任務(wù)評(píng)估用戶界面
7．4．2 界面表現(xiàn)評(píng)估
7．5 多通道用戶界面的評(píng)估
7．5．1 多通道界面人機(jī)交互評(píng)估
7．5．2 CAD評(píng)估實(shí)例
7．5．3 多通道用戶界面的可用性測(cè)試
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參考文獻(xiàn)
第8章 新一代人機(jī)界面展望
8．1 近年來人機(jī)交互的進(jìn)展
8．1．1 自然、高效的多通道交互
8．1．2 人機(jī)交互模型和設(shè)計(jì)方法
8．1．3 虛擬現(xiàn)實(shí)和三維交互
8．1．4 可穿戴計(jì)算機(jī)和移動(dòng)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(jì)算機(jī)支持的協(xié)同工作
8．2 人機(jī)交互技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化問題
8．2．1 以人為中心的交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程（IS013407）
8．2．2 多通道交互（W3C標(biāo)準(zhǔn)）
8．2．3 用戶界面標(biāo)記語言（UIML）
8．3 虛擬現(xiàn)實(shí)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(shí)
8．3．3 網(wǎng)絡(luò)用戶界面
……
�。�2）提高了工作質(zhì)量
計(jì)算機(jī)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(bào)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(cuò)誤。航空訂票系統(tǒng)不僅可很快確定航班的情況，而且可準(zhǔn)確及時(shí)地提供查詢座位和到達(dá)、轉(zhuǎn)機(jī)時(shí)間的服務(wù)。工廠的自動(dòng)化生產(chǎn)可保證產(chǎn)品的質(zhì)量，并可提供各種快速、嚴(yán)格的測(cè)試。在軍事技術(shù)方面及危險(xiǎn)的場(chǎng)合，采用計(jì)算機(jī)控制可以在無人的條件下進(jìn)行各種準(zhǔn)確嚴(yán)格的試驗(yàn)。在計(jì)算機(jī)用戶界面得到極大改進(jìn)的情況下，人們可以通過人機(jī)對(duì)話來提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，改善產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。此外，人們還可通過計(jì)算機(jī)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(jìn)計(jì)算機(jī)進(jìn)入個(gè)人及家庭生活
過去，計(jì)算機(jī)主要用于大型企業(yè)、政府部門及公共服務(wù)，自1980年起，個(gè)人計(jì)算機(jī)得到了飛速發(fā)展，并已在個(gè)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(gè)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(gè)人日程安排、電話號(hào)碼管理、家庭賬目管理、健康記錄等功能。而在個(gè)人生活方面，則可以提供電子游戲、假期活動(dòng)計(jì)劃、稅收情況管理等功能。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制家庭電器，從而減輕人們的家務(wù)勞動(dòng)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(jìn)行科學(xué)探索
人們?cè)谶M(jìn)一步認(rèn)識(shí)客觀世界，探索自然界奧秘的各種研究中，可以利用計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)控制的研究工具。當(dāng)代前沿學(xué)科的研究幾乎都離不開計(jì)算機(jī)，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(jì)及測(cè)試等都需要極強(qiáng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持。在當(dāng)今十分活躍的“虛擬現(xiàn)實(shí)”的研究中，將以計(jì)算機(jī)為中心生成具有各種真實(shí)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(dòng)體現(xiàn)了當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的巨大能力，也反映了當(dāng)今人機(jī)界面技術(shù)的成就。
�。�5）用于教育與訓(xùn)練
人機(jī)交互技術(shù)的進(jìn)展為計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)進(jìn)行生動(dòng)的輔助教學(xué)。不僅如此，學(xué)生還可以通過計(jì)算機(jī)“課件”進(jìn)行自學(xué)、自練、自測(cè)，從而大大減輕了教師的工作量。在許多有危險(xiǎn)性或代價(jià)極大的工作培訓(xùn)中，現(xiàn)在可用計(jì)算機(jī)來模擬工作條件進(jìn)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(jì)算機(jī)為核心的“電子書籍”、“電子詞典”、“翻譯機(jī)器”等均可提高人們的學(xué)習(xí)效率。
�。�6）用于文化娛樂活動(dòng)
用計(jì)算機(jī)進(jìn)行的電子游戲、電腦下棋、計(jì)算機(jī)繪圖、計(jì)算機(jī)書法、計(jì)算機(jī)音樂創(chuàng)作、郵票管理，以及各種體育比賽的記錄統(tǒng)計(jì)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(xiàn)資料的查詢方面，還可對(duì)視頻、音響、報(bào)刊等各種媒體進(jìn)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(jì)算機(jī)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(yuǎn)隔萬里，但通過計(jì)算機(jī)終端則可即時(shí)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(shí)。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)支持下，遠(yuǎn)程可視會(huì)議、多人游戲、小組決策討論等均可以成為現(xiàn)實(shí)。
……
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