一、人機界面簡介
人機界面（觸摸屏）的英文是Human Machine InteracTIon，簡稱 HMI，也可被稱為用戶界面，是一種人與計算機之間進行信息交流、交流的媒體和對話界面，是計算機系統(tǒng)中的一個重要部分。作為系統(tǒng)與用戶進行交互、進行信息交換的媒介，實現(xiàn)了信息的內(nèi)在形式與人們所接受的形式之間的轉(zhuǎn)換。人-機信息交換涉及的各個領(lǐng)域都存在著接口。
二、人機界面的發(fā)展歷程
1.命令語言用戶界面
早期的人機界面是命令語言人機界面，人機對話是機器語言。人機交互只能是命令和查詢，通過用戶對系統(tǒng)的命令和用戶查詢，完全以文本的形式完成通信。這需要驚人的記憶力和大量的訓(xùn)練，要求操作人員有更高的專業(yè)水平。對于普通用戶來說，命令語言用戶界面容易出錯，不友好，難學(xué)，錯誤處理能力弱。所以這個時期被認為是人機對抗的時期。
2.圖形用戶界面
隨著硬件技術(shù)的發(fā)展和計算機圖形學(xué)、軟件工程、窗口系統(tǒng)等軟件技術(shù)的進步，GraphicUserInterface已經(jīng)產(chǎn)生并廣泛應(yīng)用，成為目前人機界面的主流。成熟的商用系統(tǒng)包括蘋果的Macintosh、IBM的PM(presentationmanager)、微軟的Windows和運行在Unix環(huán)境下的X2Window。圖形用戶界面也叫WIMP界面，即窗口、圖標(biāo)、菜單、指針?biāo)奈灰惑w的設(shè)備組成一個桌面。其中，窗口是交互的基礎(chǔ)區(qū)域，主要包括標(biāo)題欄、支持移動和大小縮放、菜單欄、工具欄和操作區(qū)。窗戶通常是長方形的，但是現(xiàn)在很多軟件都把它做成不規(guī)則的，這樣看起來會更有活力和個性。圖標(biāo)是用來標(biāo)識一個物體的圖形符號，很大一部分來自術(shù)語符號，第一次接觸需要記住，比如最小化、閉合等。還有一些來自生活的圖標(biāo)，不背也是象形的。比如音箱是調(diào)節(jié)音量，房子是HOME，信封是郵件等等。菜單是供用戶選擇的操作命令。軟件中的所有用戶命令都包含在菜單中。菜單通常通過窗口顯示。常見類型包括工具欄(包括圖形工具欄)、下拉菜單、彈出菜單(右鍵菜單)和級聯(lián)菜單(多級菜單)。指針是一個圖形，用于直觀地描述輸入到系統(tǒng)的定點設(shè)備(鼠標(biāo)或軌跡球)的位置。圖形界面中的指針一般包括箭頭、十字、文本輸入I、等待沙漏等等。圖形用戶界面可以同時顯示不同種類的信息，使用戶可以在多個環(huán)境之間切換，而不會失去作業(yè)之間的聯(lián)系。用戶可以通過下拉菜單方便地執(zhí)行任務(wù)，大大提高了交互效率，鍵盤輸入更少。這個時期被認為是人機協(xié)調(diào)期。
3.多媒體用戶界面
多媒體技術(shù)的快速發(fā)展為人機界面的進步提供了契機。在原本只有靜態(tài)媒體的用戶界面中，多媒體技術(shù)引入了動畫、音視頻等動態(tài)媒體，尤其是音頻媒體，極大地豐富了計算機信息的形式，拓寬了計算機輸出的帶寬。同時，多媒體技術(shù)的引入也提高了人們對信息表達的選擇和控制能力，增強了信息表達與人的邏輯和創(chuàng)造力的結(jié)合，拓展了人的信息處理能力。多媒體用戶可以提高接收信息的效率，因此多媒體信息比單一媒體信息更有吸引力，更有利于人們對信息的主動探索。
遺憾的是，盡管多媒體用戶界面在信息輸出方面變得更加豐富，但它仍然迫使用戶在信息輸入方面使用常規(guī)的輸入設(shè)備(鍵盤、鼠標(biāo)和觸摸屏)，即輸入為單通道，輸入和輸出呈現(xiàn)出極大的不平衡性，限制了它的應(yīng)用。雖然多媒體和人工智能技術(shù)的結(jié)合將改變這種狀況，但今天的多媒體用戶界面仍處于探索和改進的過程中。此時，多渠道用戶界面研究的興起無疑為解決人機界面的投入產(chǎn)出失衡帶來了更大的希望。
4.多通道用戶界面
自20世紀(jì)80年代末以來，多模態(tài)人機界面已經(jīng)成為人機交互技術(shù)研究的一個全新領(lǐng)域，在國際上受到高度重視。多通道用戶界面的研究正是為了消除目前圖形用戶界面——WIMP/GUI和多媒體用戶界面通信帶寬不平衡的弊端。在多通道用戶界面中，新增了交互通道、設(shè)備和技術(shù)，如視覺、語音、手勢等。，全面采用，讓用戶可以通過多種渠道進行自然、并行、協(xié)作的人機對話，而機器則可以通過整合多種渠道準(zhǔn)確、不準(zhǔn)確的輸入，捕捉用戶的交互意圖，從而提高交互的自然度和效率。在研究中，鍵盤和鼠標(biāo)以外的輸入通道主要是語音和自然語言、手勢、書寫和眼球運動，具體的系統(tǒng)研究是主要的。
多通道用戶界面和多媒體用戶界面共同提高了人機交互的自然性和效率。其中，多媒體用戶界面主要關(guān)注用戶理解和接受計算機輸出信息的效率，多通道用戶界面主要關(guān)注用戶輸入信息的方式和計算機對用戶輸入信息的理解。今天研究的多渠道人機界面的目標(biāo)可以概括為:讓用戶盡可能利用現(xiàn)有的日常技能與電腦進行交互；使人機交流信息的吞吐量更大更豐富，充分發(fā)揮人機交流的不同認知潛能；它吸收了人機交互技術(shù)的成果，兼容傳統(tǒng)的用戶界面，尤其是廣泛流行的GUI，使老用戶和專家用戶的知識和技能得到利用。
在人機交互過程中，人們不滿足于在屏幕上顯示或打印出信息，還需要與視覺和聽覺器官進行交互，于是就有了多媒體用戶界面。人們不滿足于單通道輸入，應(yīng)該更多地利用嗅覺、觸覺以及身體、手勢或密碼的交互，所以他們有多通道的用戶界面。人也需要更自然地“進入”環(huán)境空間，形成人與機器的“直接對話”，獲得“身臨其境”的體驗。所以有虛擬現(xiàn)實人機界面。
