人机交互的重点是“机器”？CCF-ADL专家详解人类心理如何影响人机交互的打造

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9 月 24 日下午，中国科学院心理研究所研究院、博导、副所长孙向红主要从心理学的角度，分析了在人机交互领域，心理学研究的必要性和作用，以及人机系统中，要以人为重点，心理负荷又会带来给人机交互带来哪些影响。

讲师介绍

讲师孙向红

活动现场，中国科学院心理研究所研究员、博导、副所长孙向红做了以《面向人机交互问题的心理学研究与启示》为主题的课程分享。孙向红目前还担任中国心理学会理事，工程心理学专业委员会主任，中国人类工效学会副秘书长、常务理事，中国人工智能学会理事。她长期从事工程心理学研究。研究领域集中在人心理学研究机界面设计与评价、驾驶行为、心理负荷与情境意识等。

此外，雷锋网了解到，她还获得 2001 年度军队科技进步二等奖；2010 年度作为“中国军人医学与心理选拨系统与标准”的主要参与人获得国家科技进步一等奖，在核心期刊和国际会议上发表论文 30 多篇。

人机交互离不开“人”

人机交互跟人分不开，不管是什么样的机器，最终都是由人来使用。人与工具的关系可以回溯到缘故时代，大家发明各类工具，想要提高工作效率。

从 19 世纪末到 20 世纪初，已经有人开始进行人机交互与心理学的研究，代表人物有泰勒、吉尔布雷思、闵斯特洛格。

泰勒在每个时间段，对大家使用铁锹时的动作进行编码，研究什么样的动作让大家工作更有效率。

吉尔布雷思发现，搬砖工人每次都要先挑拣表面较光滑的砖块，然后抹上泥，建造房屋，这样劳损程度很高。于是，他将整个流程优化，把工人分为两组，一组专门挑拣砖块，另一组专门固定砖块，这使总体工作效率提高了 200%。

德国心理学家闵斯特洛格进行了更为系统的理论分析。

二战前，人们要去适应机器。二战期间，机器界面越来越复杂，例如开飞机，不是所有人都适合开发飞机，大家开始注重机器如何适应人。二战后，劳动力进入工厂，需要找到适合人来做的机器和设备。

所以，研究人和机器、环境的相互作用及其何合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，从而达到在生产中提高安全、效率、健康和舒适。

人机界面从最早的劳动符合转向界面监控，人机交互方式也从DOS命令，发展到 Windows 视窗，再到图形界面。

左下图为数控界面，尽管能清晰看到数字，但是无法得知数字变动的过程。什么样的界面更为合适也值得思考。

心理学研究的重点和作用

在人机交互领域，心理学研究的重点是人的能力与局限，以及人与产品和环境之间的相互关系，形成一套实验数据库与原则，用于指导好的系统设计。

强调的重点是人本身的特点（与工程相反，工程更偏重于技术的考虑），以及物品的设计如何影响人。

研究目标：

保障安全，提高效率，包括提高使用的方便程度、减少失误和促进生产力发展；

提高人员价值，包括改善安全性、减轻疲劳和压力、增加舒适感、增大用户的接受程度、增加对工作的满意程度以及提高生活质量。

其中涵盖显示界面和操作界面的人机交互问题。

例如，1979年美国三里岛核泄漏事故中，发现了不少这样的问题，如控制板设置不一致；重要的控制器难以够到或许多显示器难以看到；违背了刺激——反应兼容性原则；组织和功能混淆。驾驶座舱内的仪盘表，显示界面上显示的内容，是否与个体心理预期一致，是否与系统的物理反应一，等等。

人体测量学研究也是必要的，像座椅的高度、靠背等；终端屏幕角度、广度、对比、颜色；是否符合视觉要求。设计要具有适应不同个体的差异，具有可调节性；外在环境，如温度、适度、空气流动、噪音、工作负荷等是否能使操作者达到最大工作状态等。

人员选拨方面，需要评估认为差错，根据这些差错进行有针对性的设备设计和人员训练。

基础研究用于探知个体行为背后的大脑技能，如脑电、功能性磁共振成像、生理反馈、眼动等方法。

人因数据库的建立，为行业提供人因学规范。

人机是如何交互的？

人机系统是由人和机器组成的系统。

人机信息交换的基本模式，是从输入到显示器，传达到人的五官，再到大脑进行信息处理。如果信息传送的非常顺畅，显示和控制也是正常的。如果不顺畅，就容易出事故。

人机系统中整个交互过程，不只是一个动作，会受到其他各方面因素的影响。

人机交互，除了人，产品、使用场景、文化背景、社会因素、用户等，都会对用户体验产生一定的影响。

人机系统中，需要以人为核心，重点考虑。

影响界面设计的因素包括：认知因素、情感因素、特殊群体和特殊环境。

重视心理负荷的研究

心理负荷有必要重点考虑。它是指单位时间内人承受的心理工作量，表现为认知思维、判断或情绪等符合。

心理负荷的研究是必要的。人机交互过程中，由于信息量增加，显示和操作空间不足，系统复杂导致“失控感”增加，剩余资源减少导致处理突发事件的能力下降，这些都使得心理负荷问题日益突出。

同时，低负荷和高负荷现象增加，将影响健康状况、工作动机和工作态度。未来，心理负荷评测可成为人机交互自然性的重要指标。

未来的发展趋势包括注重揭示复杂行为认知神经机制；注重对复杂行为的计算建模；注重于人工智能的深度融合；注重各种极端环境下的心理行为探讨。

正如孙向红提到的，谈起人机交互，我们似乎总离不开技术，但“机器是无法取代人的”，而在人机交互中，人的因素更是最需要值得关注的。雷锋网觉得对于一些交叉学科，像心理学的研究，也是人机交互领域中值得探索的方向。