人机交互-1-人机交互概述

Lec1-人机交互概述

1. 相关术语

1. Man-Machine Interaction (MMI) / Human-Machine Interaction (HMI)
   1. “Man-Machine Interaction” politically incorrect
   2. Study of the ways how humans use machines
2. Man-Computer Interaction (MCI) / Human-Computer Interaction (HCI)
3. Computer-Human Interaction (CHI)
4. User-Centered Design (UCD)
5. Human Factors (HF) / Ergonomics
6. Usability

2. 什么是人机交互 Human-Computer Interaction

1. HCI is a discipline concerned with the design, evaluation and implementation of interactive computing systems for human use and with the study of major phenomena surrounding them
2. HCI 是一门涉及人类使用的交互式计算系统的设计、评估和实施以及围绕它们的主要现象的研究的学科
3. 信息技术发展中交互的重要性：让信息技术的使用变得更自然、更便捷、更透明！
4. 为什么要考虑用户？信息发展趋势
   1. 用户：热爱技术的专业人员->缺乏耐心的消费者
   2. 场景：更多样的终端和任务、更频繁的人机对话
   3. 人机交互能够让计算机更懂“人”，让人机对话更加“自然”

2.1. 以下哪些工作属于人机交互的研究范畴：全部是

1. 提出了一种在VR中进行3D草图绘制的方法
2. 发明了一种适用于VR的手持控制器
3. 设计了一种数据可视化技术
4. 使用智能手机教视觉受损的人写字
5. 在语音引导APP.上以讲故事的方式来教儿童计算思维概念
6. 聘请教师共同设计K-12教育的Al课程

2.2. 人机交互课程设计

1. 应用相对成熟的交互技术设计研发应用
   1. 本科课程
   2. 重点讲授基于GUI的交互设计方法
2. 研究新型应用技术当中悬而未决的问题
   1. 研究生课程
   2. 涉及手势交互、触觉交互、VR/AR等

2.3. 日常生活中的交互设计

1. 银行的自动应答系统
2. 电子商务网站上，china不在c开头的国家列表：使用的全称
3. 返回桌面图标的位置
4. Mac OS平台和windows平台菜单栏的设置

2.4. 为什么会存在上述问题？

1. 设计和开发人员容易犯的两类错误
   1. 假设对于技术的使用方式的理解可以通过他们的自主思考实现，即想象这个技术是如何被使用的
   2. 认为每个人都是相同
2. 以下哪一种电灯和开关之间映射关系的反应速度最快? A > D

3. 哪一种炉灶灶眼开关控制的设计错误率更低？布局1
   1. 我们认为会怎样做和实际上会怎样做之间存在着差别
   2. 当我们再观察自己怎样做的时候，通常不能准确而完整地推断出我们行为的原因
   3. 因为对于行为的观察和行为的产生是分隔开的

2.5. 例子的启发

1. 我们认为会怎样做和实际上会怎样做之间存在着差别
2. 当我们再观察自己怎样做的时候，通常不能准确而完整地推断出我们行为的原因
3. 因为对于行为的观察和行为的产生是分隔开的

2.6. HCI的研究内容

• 课程主要关注开发过程：D1-D4

2.7. HCI的重要性

1. 市场角度
   1. 用户期望简单易用的系统
   2. 对设计低劣系统的容忍度越来越差
2. 企业角度
   1. 提高员工的生产效率
   2. 降低产品的开发成本
   3. 降低产品的后续支持成本
3. 用户角度
   1. 获得较高的主观满意度
   2. 减少时间、金钱、生命损失

2.8. HCI是软件工程人员需要掌握的核心知识核心领域之一

2.9. HCI与系统工程

2.10. HCI典型的交叉学科

1. 孤立地从一个学科出发不可能设计出有效的交互式系统。

2.11. 阅读资料（必读，占期末考试5分）

1. 人机交互概念，前沿等等

3. 什么是用户体验

1. User experience encompasses all aspects of the end-user’s interaction with the company, its services, and its products

4. 与人机交互相关的术语

1. Man Machine Interaction (MMI) / Human Machine Interaction (HMI)
   1. “Man Machine Interaction” politically incorrect
   2. Study of the ways how humans use machines
2. Man Computer Interaction (MCI) / Human Computer Interaction (HCI)
3. Computer Human Interaction (CHI)
4. User Centered Design (UCD)
5. Human Factors (HF) / Ergonomics
6. Usability

5. 人机交互的历史

5.1. 人机交互的发展历史

1. 新的界面变革包含了上一代界面：作为一种特例
2. 旧的交互方式仍有其存在的必要性：以前的用户从未消失
3. 学习目的：利用原有技术实现新的交互手段

5.2. 重要的学术事件

1. 1945年, Vannevar Bush, “As we may think”(诚如所思)：应借助设备或技术帮助科学家检索、记录、分析及传输各种信息，Memex工作站
2. 1959年，HCI领域第一篇论文：从减轻操作疲劳的角度讨论计算机控制台设计
3. 1960年
   1. JCR Licklider提出“Human-Computer Symbiosis”(人机共生)
   2. HCI的启蒙观点
4. HCI的里程碑：1969年，第一次人机系统国际大会召开，第一份专业杂志创刊
5. 1970年，英国拉夫堡(Loughbocough)大学的HUSAT研究中心和Xerox公司的Palo Alto研究中心成立（PARC）
6. 1980s，出版学术专著，Interface->Interaction
7. 1990s，智能化交互、多通道交互、虚拟现实、脑机交互

5.3. 主要发展阶段

1. A Brief History of HCI
   1. Early machines used batch processing(e.g. punch card machines)
   2. Terminals with command line interfaces.
   3. Grapical user interfaces with pointing device
   4. Multimodal user interfaces

5.3.1. 批处理阶段

1. 每次只能由一个用户对计算机进行操作
2. 编写程序使用以“0|1”串表示的机器语言
   1. 不符合人的习惯
   2. 耗费时间，又容易出错
   3. 只有少数专业人士才能够运用自如

5.3.2. 联机终端时代

1. 1950s，命令行界面出现
   1. 一维界面
   2. 回车后不能再对命令内容进行修改
2. 如何为各种命令制定恰当的名字
   1. 大部分命令语言对用户输入的要求非常严格
   2. 命令名称的缩写在一定程度上减轻了用户的使用负担

5.3.3. 图形用户界面时期

1. 1962年，Ivan Sutherland创建Sketchpad
2. 1964年，Douglas Engelbart发明了鼠标
3. WIMP（window icon menu xxx）界面
   1. 用户可在窗口内选取任意交互位置，且不同窗口之间能够叠加
   2. 二维半界面
4. “直接操纵”：GUI的主要特征
5. 问题：图形用户界面优于字符界面？不同的交互方式本身在可用性方面并没有根本性的不同，更重要的是认真对待界面设计的态度。[Whiteside 1985]

5.3.4. 著名的人物与事件

5.3.4.1. Vannevar Bush

1. “As we may think”：大西洋月刊1945
2. “超文本之父”：预计了PC和Web的出现
3. 制造了世界上首台模拟电子计算机
4. MEMEX
   1. 扩展人类记忆
   2. Internet的原型
5. 被尊为“信息时代的教父”

5.3.4.2. Ivan Sutherland

1. SketchPad, 1963
   1. 第一个交互式绘图系统
   2. 许多思想仍沿用
   3. 使用光笔画图
   4. 计算机图形学之父
2. 第一个虚拟头盔
   1. 实现了三维立体显示
   2. 虚拟现实之父
3. 1988 Turing Award

5.3.4.3. Douglas Engelbart

1. 发明鼠标，1964：被IEEE列为计算机诞生50年来最重大的事件之一
2. “Augmenting the Human Intellect”
3. 超文本技术的研究
4. 第一个标准化的编辑器NLS(oNLine System)：The mother of all demos, 1968
5. 1997 Turing Award

5.3.4.4. Alan C. Kay

1. 1977年Xerox PARC的Alan Kay
   1. 提出为服务于个人的直接操作界面“Dynabook”
   2. 这是现代笔记本电脑原型
   3. “每个人都想拥有自己的PC，就像每个人都想拥有自己的汽车”
2. 发明面向对象的编程语言“Smalltalk”
3. 2003 Turing Award

5.3.4.5. Mark Weiser

1. 普适计算是21世纪的计算模式
2. 于1988年在Xerox PARC的计算机科学实验室首次提出了这个概念
   1. 它把计算机嵌入到各种类型的设备中，建立一个将计算和通信融入人类生活空间的交互环境，从而极大地提高个人的工作以及与他人合作的效率

5.3.5. Xerox Alto (Star的前身)-1973

1. 真正意义上的首台个人计算机：有键盘和显示器、图形界面技术、以太网技术

5.3.6. Xerox Star - 1981

1. 第一个为商务人员设计的商用图形界面PC：具有了桌面电脑的主要特征
2. 第一个基于可用性工程的系统
   1. 有原型设计和分析
   2. 好用性测试，迭代式的改进

5.3.7. IBM PC - 1981

1. 1981年8月12日，IBM正式发布了历史上第一台PC，从此人类就进入了个人电脑时代！IBM PC改变了我们的生活和工作方式
2. IBM PC之父：埃斯特利奇，13人小组

5.3.8. Apple Lisa - 1982

1. 定位：文档处理工作站
2. 概念成功，商业失败

5.3.9. Apple Macintosh（1984）

1. 获得了商业上的成功
   1. 价格低- $2500
   2. 界面友好
   3. 支持第三方应用
   4. 高质量图像和激光打印

5.3.10. MS Windows (1987)

1. 原定于1983年发布的Windows于1987年8月11日公布。

5.3.11. Interactive and command line

1. 1979年在Apple II推出

2. VisiCalc - Widespreaduse of an Interactive Application
   1. Instantly calculating electronic spreadsheet
   2. Early killer app for PCs
   3. Significant value to non-technical users

5.3.12. 未来的人机交互

1. 图形用户界面正遭受越来越多的批评
   1. One ear, one finger, one eye
   2. “计算机能像书本一样方便地使用和携带”?
2. 多媒体界面
   1. 引入动画、音视频等动态媒体
   2. 二维半->三维或更高
3. 多通道交互技术：具有并行性，可同时接收来自多个通道的信息
4. 虚拟现实
5. 语音交互
6. 脑机交互
7. 下一代界面的主要风格将是没有命令的用户界面
   1. 由更多的媒体类型来构成更高的信息维度
   2. 交互也将高度便携和个性化

6. 人机交互与软件工程

6.1. 相互独立？

1. 软件工程师与人机交互设计人员关注的重点有很大不同：以功能为中心vs. 以用户为中心
2. 交互设计的评估方式也与一般软件工程方法存在不同
3. 二者经常分开讨论

6.2. HCI对SE的促进作用

1. 传统SE方法在实现交互式系统方面的缺陷
   1. 没有提出明确地对用户界面及可用性需求进行描述的方法
   2. 不能够在系统开发过程进行中对用户界面进行终端测试
   3. 具有完善的系统功能：产品的可用性、有效性以及满意度并不高

6.3. 二者在系统工程中的关系

6.4. 将二者结合的困难

1. 价值观不同
   1. SE: 实施策略和方法选择上常有一定的倾向性
   2. HCI: 包含较多的主观性和灵活性
2. 方法论存在差异
   1. SE: 形式化分析方法
   2. HCI: 非形式化方法

7. 上课提问

1. 我们当前的交互时代是？GUI Graphical User Interface