人机因素（精选六篇）
人机因素 篇1
煤矿生产中存在的瓦斯爆炸事故隐患, 通常是指有可能造成瓦斯爆炸而带来人员伤亡、经济损失或环境破坏的不安全因素, 其主要指人的不安全行为、机械环境和物的不安全状态。安全人机工程学就是着重解决人的不安全行为、机械环境和物的不安全状态的问题, 对预防瓦斯爆炸有重要意义。
1 瓦斯爆炸事故中人机研究的对象
1.1 人机工程学简介[2]
人机工程学作为一门综合性边缘学科, 是人机环境系统工程与安全工程的结合, 主要研究人机环境系统的安全本质。在人机系统中, 人始终起着核心和主导作用, 机器起着安全可靠的保证作用。
1.2 瓦斯爆炸事故中人机因素
瓦斯爆炸事故主要是在采掘过程中由于瓦斯积聚和引火源共同作用导致的事故, 发生瓦斯爆炸必须同时具备3个条件[3]:①空气中O2体积分数为12%～20%;②有足以能引爆瓦斯的火源;③瓦斯体积分数处于爆炸极限内 (5%～16%) 。
在研究瓦斯爆炸事故中, 防止瓦斯爆炸重点是控制瓦斯及火源。从人机角度进行分析, 控制瓦斯及火源主要从以下两方面入手。
1.2.1 人的不安全行为
未及时处理聚积瓦斯;没有按时检测;吸烟;电器接火工艺不符合要求;电缆接线方法不良;局部通风机管理不善。
1.2.2 机械环境和物的不安全状态
警报断电仪失灵;警报断电仪位置不当;采空区瓦斯大;采空区瓦斯涌出;上隅角风速低;风量不足;放炮起火;电焊气焊;大功率灯泡;撞击摩擦;火区火源;设备失爆;变压器电机与开关内短路;电压高绝缘击穿短路;电缆受机械损伤;瓦斯达到爆炸浓度;火源与达到爆炸浓度的瓦斯相遇。
2 事故树分析基本理论
2.1 事故树分析法简介
事故树分析法 (FTA, Fault Tree Analysis) 是安全系统工程中的重要分析方法之一, 遵循逻辑学演绎分析的原则, 从结果到原因描绘事故发生, 并表示各种因素间逻辑关系的逻辑图, 从而对事故进行预测和分析。FTA就是对某一种失效状态在一定条件下进行逻辑推理和图形演绎, 通过层层深入对可能造成系统事故或导致灾害后果的各种因素 (包括硬件、软件、环境、人等) 的分析, 根据工艺流程、先后次序和因果关系, 把所有的失效原因、失效模式用逻辑和或逻辑积的关系绘制成的1个树形结构[4]。再通过事故树的定性和定量分析, 判明灾害或功能故障的发生途经和导致灾害、功能故障的各种因素之间的关系, 以及系统故障发生概率及其他定量指标 (如结构重要度、概率重要度、临界重要度) , 并据此采取相应的措施, 以提高系统的安全性和可靠性。
2.2 事故树分析方法的优点
1) 既能找到引起事故的直接原因, 揭示事故发生的潜在原因, 又能概括导致事故发生的各种情况。
2) 逻辑性强, 灵活性高, 适应范围广。既能分析已发生的事故, 又能预测发生事故的可能性;不仅考虑设备及其部件的故障, 而且还考虑环境因素和人的失误。
3) 既可定性分析, 又可定量分析。定性分析可详细分析事故的主要影响因素。
2.3 事故树分析的一般步骤
事故树的分析程序, 常因分析对象、分析目的、粗细程度的不同而不同, 但一般程序大致相同[4], 见图1。
3 瓦斯爆炸事故树的建立
根据顶上事件确定原则, 事故树分析是把所研究系统的最不希望发生状态作为分析的顶上事件, 然后寻找直接导致这一顶上事件发生的全部直接因素, 并逐次下推, 一直追查到那些不需要再深究的因素为止。图2为瓦斯爆炸事故树, 其中各符号所代表的事件是人的不安全行为、机械环境和物的不安全状态事件, 如表1所示。
3.1 求解事故树最小割集
最小割集是导致顶上事件发生的最起码的基本事件的集合。最小割集表示发生事故的途径, 反映系统的危险性。事故树定性分析目的, 即通过找出事故树的所有最小割集, 发现系统故障或导致指定顶事件发生的全部可能原因, 并定性地识别系统的薄弱环节。采用布尔代数化简法求出事故树的所有最小割集, 事故树函数结构方程为
进一步化简可知, 事故树的最小割集有72个, 依次为
K1={X22, X21, X6, X7, X8, X9}
K2={X22, X21, X6, X7, X8, X10}
K3={X22, X21, X6, X7, X8, X11}
K12={X22, X21, X6, X7, X8, X20}
K13={X22, X21, X1, X9}
K24={X22, X21, X1, X20}
K25={X22, X21, X2, X9}
K36={X22, X21, X2, X20}
K37={X22, X21, X3, X9}
K48={X22, X21, X3, X20}
K49={X22, X21, X4, X9}
K60= {X22, X21, X4, X20}
K61={X22, X21, X5, X9}
K72={X22, X21, X5, X20}
3.2 底事件结构重要度分析
结构重要度是指不考虑基本事件自身的发生概率, 仅从结构上分析各个基本事件对顶上事件发生所产生的影响程度。通过事故树定性分析后, 确定了系统的薄弱环节, 计算事故树的结构重要度系数并对系数进行排序, 就可知道底事件对顶事件的影响大小, 其顺序就是对系统可靠性影响大小的顺序。结构重要度的分析有多种方法, 在此采用二次公式[5]求解, 公式如下:
undefined
式中:Iϕ (i) 为第i个底事件的结构重要度系数; kj为最小割集总数;nj为第i个底事件所在的最小割集kj的底事件总数;xi∈kj表示第i个底事件属于第j个最小割集。
undefined
各底事件的结构重要度系数排序如下:
Iϕ (X21) =Iϕ (X22) >Iϕ (X1) =…=Iϕ (X5) >Iϕ (X9) =…=Iϕ (X20) >Iϕ (X6) =Iϕ (X7) =Iϕ (X8) 。
3.3 主要影响因素及改进措施
从以上事故树的结构重要度分析结果可以看出, 基本事件X21, X22结构重要度最大, 其重要性在系统中占首位, 其次是X1, X2, X3, X4, X5。由最小割集分布可见, 若X21, X22任一基本事件不发生, 则事故就不发生。所以应选择控制瓦斯浓度、消除瓦斯环境中的火源, 作为预防瓦斯爆炸的主要措施。
3.3.1 在人的不安全行为方面应改正的措施
1) 加强安全管理, 落实安全生产责任制和安全规章制度, 将各种制度严格执行到矿井的每个角落。做到有制度可依, 违反制度追究到人。
2) 加强安全培训教育和建立岗位安全培训制度, 树立强烈的安全意识, 坚决杜绝吸烟等危害行为。
3) 加强安全检查, 加强对瓦斯的检测与处理, 做到及时到位。
4) 积极推进操作规范化, 尽量避免因操作不当而引起事故隐患。
3.3.2 在机械环境和物的不安全状态方面应改正的措施
1) 加大通风, 改进矿井的通风系统, 降低风阻。局部通风机应正常运行, 风筒应加强管理, 避免漏风, 局部通风机应保证其足够的供风能力。如果原来的风机已不能满足需要, 要尽快更换。
2) 加强明火管理, 严禁和杜绝一切非生产性火源, 严格管理和限制生产中可能发生的火源和热源, 防止电火花、静电火花、撞击火花、放炮引燃瓦斯。
3) 通风和瓦斯检测设备是否有效和老化, 机器是否装有安全附件, 防静电和防漏电措施是否适当。
4) 加强物的不安全状态的检修与维护, 保证设备正常有效地运行, 发挥安全设施的最大功效。
4 结论
从人的不安全行为和物的不安全状态基本事件入手, 建立事故树图。通过最小割集定性分析, 确定了瓦斯爆炸事故的薄弱环节, 并通过计算底事件的结构重要度系数, 确定了系统的薄弱点。全面、科学地提出瓦斯爆炸事故不发生的一些方法, 对事故进行有效预防和控制, 以及保证煤矿的安全生产方面可起到重要的作用。
参考文献
[1]张铁岗.矿井瓦斯综合治理技术[M].北京:煤炭工业出版社, 2001.
[2]何学秋.安全工程学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000.
[3]赵衡阳.气体和粉尘爆炸原理[M].北京:北京理工大学出版社, 1996.
[4]汪元辉.安全系统工程[M].天津:天津大学出版社, 1999.
人机因素 篇2
课程编号：J6106333 学时数：32学时（不含实验及课程设计）学分数：2学分 适用专业：安全工程
先修课程：高等数学、概率统计、安全学原理等
考核方式：闭卷考试占70%，平时作业和课堂考勤占30%。
一、课程的性质和任务
本课程是安全工程专业的专业基础平台课程之一，是安全工程专业的一门必修专业基础课。该课程从解决“人”与“物”之间界面关系的角度，研究导致活动者伤亡病害等不利的因素作用机理和预防与消除方法的依据等，同时为工程技术设计者提供人体的数据与要求，以这些数据和要求指导工程技术人员进行具体工程设计，从而在实现生产效率的同时确保劳动者的安全，培养学生进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力。这对于安全工程专业学生的学习具有不可替代的重要地位。
通过本课程的学习，使学生能掌握《安全人机工程学》的基本概念和基本理论，深刻领会人机结合面的内涵和人机匹配与安全、工效的辨证关系，掌握对人机系统隐患进行诊断、评价和防范的方法，具有进行安全人机系统设计、人机系统安全分析与评价的基本能力，具有运用安全人机工程原理解决人机系统安全问题的能力。
二、教学内容与要求
1.概论（4学时）
1）教学内容
（1）人机工程学（2）安全人机工程学
（3）安全人机工程学与相关学科的关系 2）教学要求
（1）了解：人机工程学的起源与发展，安全人机工程学的研究目的及范围；
（2）理解：“人机系统”的含义；
（3）掌握：人机工程学和安全人机工程学的定义，安全人机工程学研究的对象及其
含义（人、机和人机结合面）。
2.人体的人机学参数（4学时）
1）教学内容
（1）人体有关参数的测量（2）人体测量数据的应用 2）教学要求（1）了解：人体测量的基础知识，人体静态尺寸以及人体一些常用生理参数的基本
计算方法；（2）理解：五种常用的统计函数与人体测量数据的修正原则和运用原则；（3）掌握：人体特性参数、人的反应、人体疲劳的测量方法，人体尺寸在工程设计
中的应用。
3.人的生理心理因素及生物力学特性（8学时）
1）教学内容
（1）人的生理特性（2）人的心理特性（3）人体生物力学（4）疲劳与恢复 2）教学要求
（1）了解：人的视觉的基本参数，感觉和知觉的基本特征，人的感知反应的基本过
程，情绪与安全的关系，人的需要和动机以及群体的心理因素，人的作业特性，人体生物力学的一般知识；
（2）理解：常见的视觉现象（暗适应、明适应、眩光、视错觉等），人的个性心理
对安全生产的影响，人体活动范围对操纵器的布置的影响，手和脚的操纵力的
特点及对操纵器布置的影响，疲劳与事故的密切关系；
（3）掌握：视觉的运动规律，人的听觉特征，影响反应时间的因素以及减少反应时
间的途径，人的各种不安全的心理状态，预防不注意产生差错的方法，人体动
作速度、频率和准确性的规律，作业疲劳几种常见的测定方法，减轻疲劳、防
止疲劳的各种途径。
4.安全人机功能匹配（2学时）
1）教学内容
（1）人机系统的基本概念（2）机械的安全特性（3）人机功能分配 2）教学要求
（1）了解：人、机的不同特性；
（2）理解：人机系统的基本概念，人机功能匹配的不合理表现，人因失误的原因；
（3）掌握：人机功能的分配原则，机器的故障与时间的关系。
5.人机系统的安全设计与评价（8学时）
1）教学内容
（1）人机界面的安全设计（2）作业环境的设计
（3）安全防护装置人机学设计（4）人机系统的安全与可靠性 2）教学要求
（1）了解：人机系统安全设计的内容及原则，工作设计中安全设计的内容，指针式显示形式的选择，控制器的类型，温度环境对人体的影响与体温调节，照明对工效的影响，色彩与工效的关系，有毒环境、噪声、振动环境及其他环境的评价标准，安全防护装置的作用与分类。人、机可靠性度量指标；
（2）理解：显示器与控制器配置设计原则，安全色及安全标志的意义，安全防护装置的设计原则；
（3）掌握：显示器、控制器与作业环境的设计要求与设计方法，工作场所的照明设计与评价方法，安全防护装置的设计要求，人的可靠性分析方法，人机系统可靠度计算方法，人机系统可靠性的途径。
6.人因事故分析与预防（2学时）
1）教学内容
（1）人因对系统安全的作用与影响（2）人因事故分析的基本方法（3）人因事故的预防
（4）人因事故分析面临的新问题与发展趋势 2）教学要求
（1）了解：人因事故对系统安全的影响，人因事故分析的基本概念；（2）掌握：人因事故分析与预防的基本方法。
7.安全人机工程学的实践与运用（4学时）
1）教学内容
（1）工作空间设计
（2）控制室的安全人机工程（3）办公室的安全人机工程（4）道路交通运输安全人机工程（5）煤矿矿井安全人机工程 2）教学要求
（1）了解：汽车的安全性设计，道路安全设施规定，现代办公室的特点及安全人机
工程要求；
（2）理解：引起驾驶人员疲劳的主要因素，汽车驾驶室人机学设计主要内容；
（3）掌握：各种作业姿势下作业空间的特点与布局设计，控制室设计的安全人机工
程学要求，驾驶员驾驶作业中的感知特性，汽车视野适宜的设计应注意的问题。
（二）实验
见安全工程专业基础实验指导书
(三)课程设计（2周）
1、课程设计的目的与任务
课程设计是理论和实践相结合的重要环节，也是培养学生实际动手能力的有效途径。通过本次课程设计，使学生能更加系统掌握安全人机工程学的原理、方法和内容，通过对某一具体的人机系统的分析评价和改进设计，提高人机工程学知识的应用能力，培养学生对人机实际问题的独立思考和解决的能力，形成较为系统和科学的思维体系，为以后专业工作和设计打下良好的基础。
2、教学内容与要求 1）课程设计的内容：
（1）调查课题的现状、呈现的特征、存在的问题并指出研究的意义和目的。（2）存在问题的原因分析以及评价过程与结论（运用人机工程有关理论，结合安全系统分析和评价的方法对问题的原因进行比较深入的分析，并就现状分析的结果作出评价，并得出结论等）。
（3）对存在问题的改进措施和设计（包括改进设计的依据、原理、思路、实施方案（内容）和步骤等）。
（4）本次设计的水平、存在的问题等总结。2）课程设计的要求
（1）要求每位学生单独完成一个课题，课题可从下面的参考课题选择（但是同一个课题原则上不允许4人以上同时选择），鼓励同学们自己做自选课题（自选课题要与本课程设计紧密相连，源自实际应用，且须经指导老师审核和确认方可有效）；
（2）课题原始资料必须来自实际，要经过现场测绘，准确和可靠。同学们可以通过现场实测、调查、问卷和查阅有关资料记录等形式来收集；
（3）课程设计的内容要求：立论有理有据，评价分析合理和透彻，结论可靠正确，设计大胆合理，充分体现以人为本的人机学原理。（4）课程设计格式要求：
① 课程设计的封面采用统一的格式，用A4纸打印出来
② 正文内容文字用小四宋体，一级标题用3号黑体加粗，以下各级标题每级字号减少一号，其他不变，大标题与内容必须分开（内容要另起行），段落之间要另起，章节之间要分页。
③ 图必须标注清楚并符合标注要求，图的序号用“图1-1”的形式标明，字用5号宋体，位于该图的下方，图和字均要居中；表格应标注表的名称和序号，形式和字体与图一样，所有的图表原则上不允许跨页（要分页的必须重新制作表头）。
④ 参考文献的格式按照《中国安全科学报》上的格式版书。
⑤ 页面设计采用A4横排的版本，左：3.0，右：2.0，上：3.0，下2.0，行间距选用“固定间距为30”，页码标在右下端，单页打印。
三、其它
授课采用多媒体教学形式。整个教学过程由课堂授课、实验、作业、自学和选听系列讲座五个环节组成。
人因可靠性系列讲座（课外自由选听，12学时）
讲座一 人因分析面临的问题及发展趋势
讲座二 人因事故分析的基本理论与方法
讲座三 HRA基本数据研究
讲座四 PSA中HRA基本概念与方法
讲座五 核电站人因可靠性分析模型
讲座六 核电厂人因及组织行政管理安全审查体系
四、教材和参考资料
1．教材：
《安全人机工程学》，张力 廖可兵主编，中国劳动社会保障出版社，2007
2．参考资料：
[1]《安全人机工程学》，欧阳文昭、廖可兵主编，煤炭工业出版社，2002 [2]《工业系统中-人的可靠性分析：原理、方法与应用》，何旭洪 黄祥瑞编著，清华大学出版社，2007 [3]《工业设计人机工程》，阮宝湘 邵祥华编著，机械工业出版社，2005 [4]《安全人机工程学》，白恩远、杨硕等主编，兵器工业出版社，1996 [5]《人机工程学》，丁玉兰主编，北京理工大学出版社，2002 [6]《人机工程学》，赖维铁主编，华中工学院出版社，1983 [7]《人机工程设计》，曹琦主编，西南交通大学出版社，1988 [8]《工效学》，赵铁生主编，天津科技翻译出版社，1989 [9]《工程设计中的人因学（第7版）》(影印版)，Mark S.Sanders and Ernest J.McCormick，清华大学出版社，2002 [10]《安全人机工程学》，王保国等编著，机械工业出版社，2007
执笔人：张力 教研室主任签字： 系主任签字：
老年电动车的人机工程学因素分析 篇3
文章从人体尺寸角度，以老年人电动代步车设计作为研究对象，从使用者的心理、行为特征出发，对代步车的设计原则，尺寸设计分析，操作盘设计等方面进行人机分析。从老年人心理需求角度，分析功能和材质的运用。为我国老年人产品设计提供一定的指导和建议。
关键词：
电动代步车 人机工程学 人体尺寸 操作盘
一、绪论
人体工程学通过人的解剖学、生理学和心理学等方面因素，研究人、机器及环境的相互作用，研究涉及人的健康、安全、舒适和工作效率的学科。在老年人代步车的设计中，将人、车、环境作为一个系统，在系统中，代步车在完成操作动作的同时，也要将人体功能舒适度作为一个设计的重要因素，使其发挥更佳的人机功效。根据人机相互作用的原则，老年人代步车必须有合理的设计原则，舒适合理的设计尺寸，安全、可靠的操作装置，为使用者提供一个良好的人机系统使用环境。
我国对电动车的研发起步比较晚，与国外的成果有一定的差距。电动代步车的发展主要将现代操纵装置融入老式的手推轮椅设计中，在功能上更方便于使用者，并且在结构上也提高了使用者的安全性和承载力。不论国内还是国外，轮椅的发展都在随着科技的进步不断更新。
二、目标人群的分析
1.研究对象
本文的研究对象主要是能够自己活动的老年人。我国《老年人权益保障法》第二条规定：老年人的年龄起点标准是60周岁，即凡满60周岁的中华人民共和国公民都属于老年人。
按照老年人的健康行为特征，可将老人分为几个年龄段。如表1所示。
2.老年人的心理和活动特征
在心理活动方面，经过心理专家的调查研究发现，老年人普遍都具有失落、孤独、恐惧、焦虑、抑郁、烦躁、易情绪化以及敏感多疑等症状。
在生理机能方面，老年人也表现出了明显的衰退趋势。首先，贮备能量能力减少，全身组织器官与生理功能退化，肌肉萎缩，因此身体难以承受重负荷或应付意外事件。其次，自理能力降低，随着体力逐渐减退，出现动作迟缓，反应迟钝，容易出现意外事故，如摔跤、跌伤等。
三、老年人电动代步车设计原则
老年人电动代步车设计的原则首先强调安全设计原则，其次是舒适设计原则、自立性设计原则、易用性设计原则和弹性减震设ttN则。这些原则互相制约和配合表2所示的各项老年人电动代步车需要满足的机能。
1.安全性设计
电动代步车是老年人常用的出行工具，使用在任何公共场所，安全性是代步车设计考虑因素之一。主要有以下原则：
（1）座垫上应进行防滑处理。
（2）座垫尺寸应保证方便老人使用。
（3）应在座垫加弹性减震装置。
2.自立性设计
人性化的设计可以令老年人在无需他人帮助情况下独立完成行走一系列过程。不仅在一定程度上提升老年人的独立自主性，也抵消了一部分心理自卑。
3.易用性设计
老年人学习能力有所下降，对于新的事物他们需要花更长的时间去掌握。在设计中应抓住这一点，由于此产品专门面向老年人设计，所以在设计中更应注重易用性，而非新颖性。
4.舒适性设计
舒适的座垫和座位高度应以满足老年人心理、生理的舒适感为原则。座垫尺寸、操作器设计等的稍稍变化，都可以提升老年人主观的幸福满足感。
四、老年人电动代步车的人体尺寸分析
电动代步车的功能尺寸是否合理可以直接关系到使用者的操作舒适度，关系到代步车的控制精准率，关系到显示装置信息是否有效的传达。因此老年人代步车功能尺寸的确定是十分必要的。
老年人人体尺寸是设计老年人生活产品的基本依据，但在我国由于人口多，普查有较大难度，所以现在我们依据老年医学研究推算的人体百分位数来进行数据参考。
我国60-80岁男性老年人身高较年轻时平均下降约1.9%，而60-80岁女性老年人平均身高下降至少约4.0%，最大可达6.0%。因此，在取得人体尺寸修正时，应取用中间平均值。
利用老年人身高的降低率在人体高度上我们可以得到以下公式作为老年人人体尺寸的参考。设H为GB10000-88标准中身体健壮，发育完整的26-35岁年龄组的任一百分位数人体身高，H’为相应的老年人身体数值，△H为人从成年到老年在身体尺寸上的降低值，则：
H’男性=Hx（100-1.9）%
H’女性=H x（100-5.0）%
△H=H-H’
根据上述公式推算出老年人体尺度见表3所示。
在设计中，我们使用最小功能尺寸，或最佳功能尺寸。
最小功能尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量
最佳功能尺寸=最小功能尺寸+心理修正量
五、老年人电动代步车的人机尺寸分析
1.座椅宽度L
座椅的宽度应以老年使用者的坐姿臀宽为基础进行修正。老年人会随着年龄的增长体型会由胖变瘦。考虑到定位人群的大多数老年人都能舒服地使用，座椅的宽度可取男性坐姿臀宽90的百分位数为上限值，女性坐姿臀宽10的百分位数，即人体尺寸在304-390mm。考虑老年人应注意保暖，衣着较厚，此时衣着修正量取20mm。在座椅使用中，座椅宽度大于使用者臀宽时，在乘坐过程中，老年人可以微调姿势，感觉会更舒适。因此座椅宽度应增加两侧的心理修正量40mm。综合考虑各方面因素后，座椅宽度为人体尺寸、衣着修正量、心理修正量之和，即座椅宽度范围在364-450mm之间。
2.座椅深度D
为了满足大多数老年人的需要，这里取老年人坐深的第50个百分位数，即人体尺寸在412-449mm之间。衣着修正量取20mm。由于人在放松状态下的坐姿与静态测量姿势不同，身体上部分并非90°垂直于大腿，因此座椅深度应增加心理修正量40mm。综合考虑各方面因素后，座椅宽度为人体尺寸、衣着修正量、心理修正量之和，宽度范围在472-509mm之间。
3.扶手高度A
为了满足大多数使用者，这里取男、女老年人的坐姿肘高的第50个百分位数，人体尺寸在239-259mm之间，扶手高度取坐姿肘高和姿势修正量15-25mm。因此扶手的高度可以取在254-284mm之间。
4.操作盘显示器
显示装置按信息的种类可分为：视觉显示装置、听觉显示装置、触觉显示装置。其中，视觉显示用的最广泛。视觉显示的主要优点是：能传示数字、文字、图形符号、甚至曲线图标、公式等复杂的和科技方面的信息，传示的信息便于延时保留和储存，受环境的干扰相对较小。所以视觉显示最易老年人使用。
5.操作盘外形
随着科学技术的进步，设计学领域理论的不断发展，比如生态设计、绿色设计等的设计方法出现，产品的外观和功能越来越贴合人们使用的需要。而在老年人产品设计领域，这些方法的利用或许也可以给使用者带来使用的便利和美的享受。
6.操作盘色彩
由于老年人的生理特点，易产生视力衰退等症状。操作盘中的色彩可以通过操作键形状、色彩纯度、明度以及与环境的对比度来提高使用者对控制器的识别能力，也可以提高操作的准确性。所以说色彩的设计对老年人产品是相当重要的。
在一个操作界面中，颜色最好不超过3到5种颜色。对于老年人而言，配色应选用识别性高，与周围环境对比度大的色系。重要操作键应使用突出、明显的色彩来表达，但颜色不宜过多，否则看起来混乱，容易引起视觉疲劳。
7.操作盘材质
为了适应老年人的心理，从色彩和使用者角度，操作盘最好避开使用金属，一方面，金属触感冰冷，触感不适；另一方面，金属材料容易出现反光的现象，容易给使用者带来视觉不适。
六、结论
老年人电动代步车的设计在国内还需要继续探索研究。老年人行动上的腿脚不便也要求我们要加强对老年人轮椅功能上的研究。本文从人机工程学的人体尺寸、显示装置、操纵装置、视觉传达等方面对电动代步车设计进行了分析。而我国现在的老年人产品远远不能满足老年人的需要，所以我们不仅要善于发现问题，还应当借鉴外国的经验和教训，来完善我国的对老年事业的研究。
人机因素 篇4
假想你和你的计算机钢琴导师坐在一起, 假如计算机不仅能辨认你的姿势输入、音乐的节拍和乐句划分, 而且还能读懂你的情感状态。换句话说, 计算机不仅能解释你的音乐表达, 而且能读懂你面部表情以及可能与你情感感觉相关的其他身体变化, 包括心率、呼吸、血压、肌肉的紧张程度以及姿势。由此计算机导师将会揣测他的讲授你是否一直感兴趣, 如果发现你感到情绪低沉并出现大量的错误, 他可能会放慢速度并做一些鼓励。
上面是一个简单的加入情感计算的例子, 而传统的人机交互, 主要通过键盘、鼠标、屏幕等方式进行, 只追求便利和准确, 无法理解和适应人的情绪或心境。而如果缺乏这种情感理解和表达能力, 就很难指望计算机具有类似人一样的智能, 也很难期望人机交互做到真正的和谐与自然。情感具有三种成分:⑴主观体验, 即个体对不同情感状态的自我感受;⑵外部表现, 即表情, 在情感状态发生时身体各部分的动作量化形式, 包括面部表情 (面部肌肉变化所组成的模式) 、姿态表情 (身体其他部分的表情动作) 和语调表情 (言语的声调、节奏和速度等方面的变化) ;⑶生理唤醒, 即情感产生的生理反应, 它是一种生理的激活水平, 具有不同的反应模式[1]。概括而言, 情感的重要作用主要表现在四个方面:情感是人适应生存的心理工具, 是激发心理活动和行为的动机, 是心理活动的组织者, 也是人际通信交流的重要手段。
因此, 在人机交互的过程中, 人们也自然地期望计算机具有这种情感能力。情感计算与情绪建模的研究就是要赋予计算机类似于人一样的观察、理解和表达各种情感特征的能力, 通过对情感特征的分析与处理来获取对情感状态与生理和行为特征相互关系的高层次语义上的解释, 最终达到像人一样能进行自然、亲切和生动的交互。
1、情感计算的具体研究内容
根据情感计算的过程, 可将情感计算的研究内容分为以下九个方面:情感机理、情感信息的获取、情感模式识别、情感的建模与理解、情感的合成与表达、情感计算的应用、情感计算机的接口、情感的传递与交流和可穿戴计算机。从人类情感的交流过程来讲, 情感计算的研究可分为四步:通过传感器直接或间接与人接触获得情感信息;通过建立模型对情感信息进行分析与识别;对分析结果进行推理达到感性的理解;将理解结果通过合理的方式表达出来, 也就完成了情感交流的全过程。根据上述过程, 情感计算的研究内容主要应包括:情感信号的获取、情感信息的分析与识别、情感信息的理解和情感的表达。情感信号的获取现在主要通过一些采集输入设备提取人的面部表情、语音语调和肢体动作, 也就是特征提取, 此外通过测量人的一些生理反应包括心率、血压的舒张压和收缩压、脉搏、瞳孔扩大、呼吸、皮肤导电、荷尔蒙胆汁的分泌以及皮色和体温等用于情感状态的识别理解;情感信息的分析和识别主要是对所提取到的信息进行预处理、模式分类;情感信息的理解就是根据上一步的分类结果和数据库中的模板进行比对判断, 把所提取到的情感以最大概率确定出来, 然后合成表情;情感的表达就是把上一步理解的结果呈现出来进行交互。在这四个方面的研究中情感的识别和合成是目前的关键部分, 也是我们研究的重点。
2、情感计算的一般模式和方法
2.1 情感状态类别
在看情感计算的模式和方法前我们要明确一下现在公认的情感类别。1962年Tomkins提出8种基本情感:恐惧、愤怒、痛苦、高兴、厌恶、惊奇、关心、羞愧。后来, 1980年, Plutchik提出8种不同的基本情感:恐惧、愤怒、悲伤、高兴、厌恶、惊奇、容忍、期盼。再近些时候, Ortony、Clore和Collin于1988年总结出了一个基本情感表。从这个表中, 有4种情感最普遍, 他们是恐惧、愤怒、悲伤和高兴, 其次是厌恶和惊奇两种情感。现在最常使用的情感状态就是以上6种情感。人的复杂的情绪情感状态由这些基本的情感按一定比例构造出来。
2.2 情感空间和连续性
确定了情感的种类我们怎么用数学模型把它刻画出来?使用二维空间还是三位空间还是更高位空间?把它处理成连续的还是离散的?现在普遍使用的是二维和三维空间。二维情绪空间S={A, B, C, D}如图1.1所示, A表示冷静情绪, B表示愤怒情绪, C表示高兴情绪, D表示悲伤情绪, Ei向量表示一种情感。
三维情绪空间S={A, B, C, D, E, F}如图1.2所示, A表示冷静情绪, B表示愤怒情绪, C表示高兴情绪, D表示悲伤情绪, E表示放松情绪, F表示恐惧情绪, Ei向量表示一种情感。至于什么时候用二维情绪空间什么时候用三维情绪空间, 就和用离散情感还是用连续空间来描述情感一样, 可以视情况加以选择, 因为两个空间和两种方法在不同的应用中都有各自的优势。象在开始提到的计算机钢琴导师用二维离散来描述比较合适。
2.3 个性化OCC (Ortony、Clore和Collin) 模型在三维情绪空间中的实现
在确立了情感类别和情感空间的问题后, 就要考虑怎么去实现识别和合成的问题了。上面提到的OCC模型只列出了6种情绪状态, 他的完整定义包括22种基本情绪, 每种情绪都有形式不同的产生规则, 但是在众多规则中, 有一个共同点就是情绪的强度公式的形式基本相同。情绪强度的公式都是如下形式:
如果P (p, e, t) >T (p, t)
那么设T (p, e, t) =P (p, e, t) -T (p, t)
否则设I (p, e, t)
其中P (p, e, t) 代表人p在时间t想做e的情绪状态的可能性, T (p, t) 表示情绪阈值函数, I (p, e, t) 表示情绪强度函数。不同个性的人, 其情绪阈值函数不同。性格内向的人情绪稳定, 其情绪阈值的绝对值就大些, 要很大的外界刺激他才会表现出情绪变化;性格外向的人情绪变化快而且剧烈, 其情绪阈值的绝对值就小些, 只需要很小的外界刺激, 就会表现出情绪变化。在三维情绪空间中的情绪状态为情感阈值为Ti情感强度为根据外界刺激, 设情绪状态变化的概率矩阵为
则情绪变化量为, 经过刺激后新的情绪状态为Ein+1=Ei+△Ei然后把原来的情感强度和刺激后的情感强度计算出来, 最后把计算所得的情感强度和阈值比较就可以在三维情绪空间中找到刺激后的情感状态。情感建模还有好多种方法, 比如比较常用的基于隐马尔可夫的模型 (HMM) , 基于向量基的方法 (SVM) , 利用Gabor小波滤波器的表情识别模型等等。
3、情感计算的意义和应用
情感计算对计算机科学发展的意义是深远的。如果说目前的传统计算机 (包括应用现有智能计算方法的计算机) 只包含了反映理性思维 (Thinking) 的"脑 (Brain) ", 那么, 情感计算将为该机器增添具有感性思维 (Feeling) 的"心 (Heart) " (这是应用文学方式对机器进行拟人化比喻。按认知科学讲, 感性思维仍源于脑活动) [2]。可以认为, 情感计算是在人工智能理论框架下的一个质的进步。因为从广度上讲它扩展并包容了情感智能, 从深度上讲情感智能在人类智能思维与反应中体现了一种更高层次的智能。情感计算必将为计算机的未来应用展现一种全新的方向。
情感计算在现实生活中已经有了一定的应用。实例一:智能、便携式个人身体保健与监护系统。这是一个典型的可穿戴式计算机系统。除了计算机外, 还包括接触式情感信号采集装置。通过测量穿戴者的呼吸、心率、血压、出汗、体温、肌肉反应、皮肤电等信号, 判断出穿戴者的情感状态, 为穿戴者记录状态数据, 提出保健建议, 或发布健康报警。该系统穿戴者可以是食物或环境过敏者、糖尿病人员等。情感状态具有个人属性, 根据个人情感的动态特征, 使计算机能够"对症下药", 做出最适宜的反应。实例二[3]:司机安全行车的智能监控系统。该系统可以采用非接触式情感信号采集装置, 如图像、语音信号和座椅的压力。图像信号用于监测司机面部表情的乏意 (Sleeping Mood) , 如根据每分钟眨眼次数。而语音信号用于识别司机回答问题的语言迟钝性 (Slow-Reaction Mood) , 如语音速度、音调变化、音量强度、嗓音质量、发音清晰度等。司机当前的开车速度不同会给情感压力座椅不同的信息, 座椅采集到信息结合图像和语音信号做分析判断司机的当前情绪状态, 以司机的"主动式或被动式反应性 (Activity or Reactivity) "为特定考察情感状态, 可以提醒司机安全行车。
此外情感计算和相关研究还能够给涉及电子商务领域的企业带来实惠。已经有研究显示, 不同的图像可以唤起人类不同的情感。例如, 蛇、蜘蛛和枪的图片能引起恐惧, 而有大量美元现金和金块的图片则可以使人产生非常强烈的积极反应。如果购物网站和股票交易网站在设计时研究和考虑这些因素的意义, 将对客流量的上升产生非常积极的影响。在信息家电和智能仪器中, 增加自动感知人的情绪状态的功能, 可以提供更好的服务。在信息检索应用中, 通过情感分析的概念解析功能, 可以提高智能信息检索的精度和效率。在远程教育平台中, 情感计算技术的应用可以有效解决情感缺失问题, 增加教学效果[4]。利用多模式的情感交互技术, 可以构筑更贴近人们生活的智能空间或虚拟场景等等。情感计算还能应用在机器人、智能玩具、游戏等相关产业中, 以构筑更加拟人化[5]的风格和更加逼真的场景。
4、情感计算未来的研究热点
虽然人脸、姿态和语音等均能独立地表示一定的情感, 但人在相互交流的过程中却总是通过上面信息的综合表现来进行的。所以, 惟有实现多通道的人机界面, 才是人与计算机最为自然的交互方式, 它集自然语言、语音、手语、人脸、唇读、头势、体势等多种交流通道为一体, 并对这些通道信息进行编码、压缩、集成和融合, 集中处理图像、音频、视频、文本等多媒体信息。
目前, 多模态技术本身也正在成为人机交互的研究热点, 而情感计算融合多模态处理技术, 则可以实现情感的多特征融合, 能够有力地提高情感计算的研究深度, 并促使出现高质量、更和谐的人机交互系统。
5、总结
情感计算是一个多学科交叉的崭新的研究领域。这包括传感器技术、计算机科学、认知科学、心理学、行为学、生理学、医学、哲学、社会学等。情感计算的最终目标是赋予计算机类似于人一样, 并能够被人所控制的情感能力。要达到这个目标, 有许多基本科学问题有待解决, 并具有很大的难度。另一方面, 新世纪之中人类对自身的研究将成为科学探索的重点。情感作为人们心理活动的主要内容之一, 存在许多待解之迷。可以认为, 围绕情感计算产生的科学突破将对我们人类生活质量产生重大影响。
摘要：情感计算在和谐人机交互中起着关键性作用, 在此讨论了情感计算的研究内容、一般模式和方法、意义、应用和未来研究的热点。
关键词：情感计算,情绪空间,情感建模,人机交互
参考文献
[1].孟昭兰主编.普通心里学[M].北京大学出版社, 2003.
[2].傅小兰.电子学习中的情感计算[J].计算机教育, 2005.
[3].仇德辉著.数理情感学[M].湖南人民出版社, 2001年.
[4].孟秀艳, 王志良, 王丽娟.基于情感建模的教学辅助系统的研究[J].计算机应用研究, 2007/04.
人机关系2（范文） 篇5
二、设计中的人机关系
教
材：（凤凰国标教材）普通高中课程标准实验课本 通用技术（必修1）文档内容：技术与设计的关系
章
节：第二章 技术世界中的设计 第二节 设计中的人机关系 课 时：第2课时
作 者：陈金晨（陕西省商南县高级中学）
【教学理念】
本节是“设计中的人机关系”第二课时，与第一节紧密相联，使教学具有连贯性。本节通过问题交流复习旧知识，从观察与思考轮椅的设计满足的人机关系的目标入手，直截了当进入新内容的学习。本节内容在设计上可以综合各方面的知识，涉及多个不同的教学环节，各环节设计始终围绕着让学生体会和理解如何实现合理的人机关系，使学生进一步形成产品设计“以人为本，为人服务”的核心设计理念，为学生今后进行产品设计分析打下良好的基础。
【教学内容分析】
本节教学内容是全书的基础内容之一，承接一节内容设计中的人机关系，在此基础上继续了解怎样合理的实现人机关系，归根结底还是牵扯到设计，在设计中加以注重才能够更好地实现人机关系。但这里的人机关系不是专业的设计，它更多地反映了一种“以人为本”的设计理念，重在使学生能够在这种关系的视野中认识设计，为以后学生经历产品设计中的构思、评价、优化方案打下基础。本节的重点应放在使学生树立“以人为本”的设计理念上。在了解设计中如何实现合理的人机关系的学习基础上，使学生进一步树立“以人为本”的设计理念
【教学目标】
1.知识与技能目标
(1)知道人机关系在设计中权衡的思想方法。(2)了解在设计中如何实现合理的人机关系。2.过程与方法目标
(1)在举例分析和讨论过程中，学会从不同角度、不同层面对实现合理的人机关系进行设计分析的方法。
(2)在思考、讨论和实践过程中，体会实现合理人机关系的基本思想方法。(3)在案例分析、讨论和实践过程中进一步形成“以人为本”的设计理念。3.情感态度和价值观目标
(1)增强对技术设计的兴趣与热情。
(2)体会到在产品设计中人性化、人文关怀的设计思想，形成关爱他人的积极情感。(3)养成科学、严谨地对待技术设计的态度。
(4)进一步形成“以人为本，为人服务”的技术价值观。
【教学重点】
从技术角度，对案例不同层面思考、分析、讨论和活动的过程中，形成“以人为
本”的核心技术设计理念。
【教学难点】
能分析具体产品设计中所涉及的人的静、动态尺寸和生理特点。
【教学方法】
以情景教学法为主，结合讲授、任务驱动、小组合作 【教学准备】
多媒体教学设备、教学课件PPT（图文并茂，简洁明了）
【教学策略】
这节课“如何实现合理的人机关系”是在学习第一节人机关系概念及人机关系要实现的目标基础上进行的，通过利用身边的实体案例和媒体提供的案例关键是让学生领悟到考虑到哪些方面，如何把握尺度设计才是合理，才能实现人机关系的目标。
(1)通过对轮椅的设计分析，让学生更好的回顾上节课所学知识
(2)指导学生分析身边物品设计时的不合理的人机关系，并总结其产生的原因，从而引发学生思考如何实现合理的人机关系。
(3)归纳实现人机关系时应该注意的方方面面，（结合课本，让学生自我学习，在自我学习的同时总结这些方面）
(4)逐一讲解。
(5)普通人群和特殊人群。通过案例特殊人专用设施、各行各业的服装设计，人民币分析加以说明。
(6)静态的人和动态的人。由观察和思考教室的门引出。阅读课本P33“小词典”。时间不要花太多，了解区别就好。
(7)对服装的思考和领悟要让学生说出两者设计时涉及的动态尺寸不一样。
(8)要启发学生思考课桌椅设计时动、静态尺寸怎么考虑？多做几处具体的分析，让学生真正理解不同产品，不同部位所涉及和考虑的人机关系是不同的。
(9)对沙发椅、床和席梦思案例，要启发和引导学生对人的生理特点和心理需求加以思考。
（10）从视觉、听觉、味觉、嗅觉、视觉这些方面以及色彩的搭配来阐述人的心理需求。（11）信息的交互。以接线板为例引出，并分析电梯和液晶电话（12）总结
【教学过程】
1、复习巩固
同学们，上堂课我们学习了人机关系的概念及人机关系要实现的高效、健康、舒适、安全等目标。现在，请大家谈谈 “这张电子轮椅的设计满足了人机关系的哪些目标？”
教师：轮椅的设计满足了人机关系的基本目标，而我们现实生活中好多产品的设计不周而产生了不合理的人机关系，本节我们将学习怎样实现合理的人机关系。首先我们来认识一下什么是不合理的人机关系。（课件展示不同类型的不合理的人机关系）
2、新课学习
教师：不合理的人机关系会让我们在使用物品的时候感觉不是很好，就如刚才所举得例子，请同学们想一下如何才能实现合理的人机关系呢？ 学生：自己思考、总结。
教师总结：首先应该明确设计涉及哪些人机关系。
其次要考虑这些人机关系涉及哪些因素和技术指标。
在实现合理的人机关系的设计中，我们还应该注意处理好以下几个方面的关系。设计的产品要考虑到不同人群（使用者）的不同需要；设计要符合人体的静态尺寸和动态尺寸；设计产品要满足人们的心理需求；产品设计应重视实现，改善人机之间的信息交流，实现人机对话（即运用信息语言交流）。
（1）普通人群和特殊人群
一般的产品设计都是适合于普通人群的，但是特殊人群也是社会的重要组成部分，所以，本着“以人为本”的理念，设计时，还必须充分考虑特殊人群的特点和需要。例如：马路、小区等设置残疾人车道、盲道、盲文、盲图、残疾人售票窗口、残疾人售票窗口、残疾人专用卫生间、无障碍公交车、无障碍出租车以及人民币的盲文、阿拉伯数字及四种少数民族等都考虑了除汉人之外特殊人群的使用。
总结：大多数产品是为普通人设计的，设计参照的标准是依据普通人群的数据确定的。如教室和家里的门高200厘米，宽70~80厘米度和门把手的位置高100厘米等都是以普通人群的身高、体宽和左右手习惯设计等为标准设计的，适合普通人群操作、使用。但是，特殊人群也是社会的重要组成部分，他们往往有着特殊的需要，设计时还应充分考虑它们的需要。
问题思考
教师：我们平常进出教室的时候，都是一个个经过门的，为什么门要做得这么宽？不是很浪费材料吗？
（课件）
学生思考：因为人在走路的时候要摆动手臂。为了使手臂不碰到门框。
教师：对。人们在使用物品时处于静态和动态两种状态交替之中，因此，设计的产品不但要符合人的静态尺寸，也要符合人的动态尺寸。
（2）静态的人和动态的人
课件展示静、动态人和静、动态手 阅读课本P33“小词典” 思考
教师：同样是外衣，为什么西服和运动服的尺寸大小不一样？
学生：因为人运动时比走路时的动作幅度大。因此，运动服的动态尺寸要大些。教师：我们课桌椅设计时动、静态尺寸怎么考虑？
学生：桌面大小考虑两手臂间的静、动态尺寸；桌脚的高度和跨度考虑两腿的静、动态尺寸；桌兜考虑手和手臂静、动态尺寸。椅面的大小考虑臀部的静、动态尺寸；椅脚的高度考虑腿的静、动态尺寸。思考 教师：椅子为什么设计成弧型，床为什么要用席梦思？为什么我们看一眼就喜欢它们？ 学生1：因为臀是圆弧形。而席梦思比较软，所以舒服。
学生2：木板床比较硬，没有曲线。人躺在席梦思能自然形成曲面的床，和人体的曲线吻合，所以舒适。
教师：设计中的人机关系，既要满足人的生理需求，也要满足人的心理需求（课件）
（3）生理需求和心理需求。
教师：人的心理需求包括：
视觉：对产品色彩、形态，空间关系的感觉。听觉：对产品声音的感觉。味觉：对产品口味的感觉。嗅觉：对产品气味的感觉。
触觉：手、足、皮肤对产品的感觉。红代表喜庆、热情，危险，警示；
白给人的感觉是纯洁，神圣，高雅，轻，飘； 黑显得有力，坚固，沉重，神秘，严肃，罪恶； 灰则是平凡、谦和、失意、中庸的象征。
设想：如果把你的房间全部布置成红色或者黑色，你会有怎样的感觉呢？房间很大或者很小呢？或者当你看到图书馆里矗立着两个篮球架时，你看书的心情是否会受影响？
教师：所以茶座、咖啡屋的设计以暖色调为主，将空间处理得小一点，以营造温馨、宁静的效果。办公室的设计以冷色调为主，使空间处理简洁明快，以求产生严谨、高效的工作氛围。
（4）信息交互
问题
教师：在使用接线板时，如果指示灯没有给你们任何显示，你们觉得使用该接线板方便吗？
学生：不方便。不知道电源是否接通。思考 问题：生活中还有哪些产品被人使用时，与人能够很好地进行声音、闪灯、提示声等信息交互？
学生：电视机、接线板的指示灯、电话机液晶屏、按键声音等。还有电脑界面越来越人性化，用户只需轻轻点击鼠标，所有的任务就可以在系统提示下完成，操作起来非常简单、方便。（课件）如，当电子邮件接受完毕时，不仅有文字提示，还有声音提示。打开和关闭电脑；安装软件的提示等；各种操作的菜单提示等。
16．问题：如果汽车的喇叭声换成闪灯会出现什么后果？ 学生回答：后面的人看不到前面车的闪灯。所以，不能改。说明人机之间的信息传递是有选择的，不恰当的信息传递，往往会导致不良的人机关系。改善信息传递的信息源或途径能够获得更好的人机关系。
17．小结建构 教师：作为一个设计者，在产品设计时首先要明确人与产品之间存在的各方面人机关系，其次要考虑这些人机关系涉及哪些因素和技术指标，才能合理实现人机关系的目标，体现以人为本的设计理念。
八、教学反思
本课的设计注重在问题、思考、交流和活动中激发学生对技术的兴趣与热情。去感悟和理解如何实现合理的人机关系的许多细节。能较好地达到教学目标的预设要求。
但在实际授课过程中应注意这样几点：
人机因素 篇6
打开电脑, 轻敲键盘, 微点鼠标, 如今已是不能称为“高科技”的寻常生活和办公方式;触摸屏, 二维码, 语音操作, 也应用得越来越广泛。然而, 轻松享受这一切的现代人, 是否想过这些技术是如何发明出来的, 未来的电子设备又将带来哪些便利?
4月21日, 在中国科学院国家科学图书馆“科学人讲坛”系列讲座之“人机交互的技术”再次唤起人们对人机交互的好奇与期待, 未来, 人机交互又会给人类带来哪些新的体验呢?
过去:计算机在“傻瓜化”中走向成熟
人机交互 (Human Computer Interaction, 简称HCI) , 指人与计算机之间使用某种对话语言, 以一定的交互方式, 为完成确定任务的人与计算机之间的信息交换过程。
计算机的发展历程在一定程度上也反映了早期人机交互的特性。当大型计算机刚研制出来的时候, 很少有人会关注使用者的感觉, 一切都围绕机器的需要来组织, 程序员通过打孔卡片来输入机器语言, 输出结果也是机器语言, 那个时候同计算机交互的重心是机器本身。
17世纪欧洲数学家帕斯卡发明了最早的“计算机”———机械式计算机, 通过转动大大小小的齿轮实现计算功能。1946年, 第一台电子计算机的诞生拉开了计算机成长的序幕, 它不仅是个占地170平方米的庞然大物, 而且人们当时只能通过穿孔机对计算机进行信息的输入和输出。“最早期的计算机都是没有显示器的, 把显示器结合到计算机当中是一项重要革新。”
现代电脑键盘的布局来源于打字机, 也就是现在全世界普遍使用的“QWERTY键盘”:第一行开头6个字母是Q、W、E、R、T、Y的键盘布局。其实, 打字机的键盘最初是按照26个英文字母顺序排列的, 但如果打字速度过快, 某些键的组合就很容易出现卡键故障, 于是后来的打字机就将常用的键位尽可能远的分开, 有效避免了卡键问题。
从20世纪50年代到70年代, 计算机变得体积更小、功能更强、可靠性更高, 期间也伴随着鼠标的发明、从字符向图形用户界面转换的革命性突破。
到了20世纪80年代, 计算机的魅力开始无限生长, 一系列新突破接踵而至。笔记本电脑的雏形于1968年由个人计算机之父阿伦·凯设计出来;1981年第一台为商务应用设计的PC电脑已具有了桌面电脑的主要特征, 却因为造价高昂而失败, 将个人电脑市场让给了紧随其后的IBM和苹果。
1984年, 苹果公司推出了采用图形用户界面的个人电脑Macintosh (苹果机) 。图形用户界面和鼠标的结合, 让电脑首次成为一种“所见即所得”的视觉化设备, 使用者不用面对一行行冰冷枯燥的字符即可操作, 带来了全新的使用体验, 个人电脑的时代由此拉开帷幕。
现在:计算机开始不断适应人类需求
尽管至今仍然没有一台计算机能像人类一样思考, 但早在第一台电子计算机诞生之前, 工程师与科学家们就已经开始研制新的智能交互模式, 让人与计算机的互动更加适应人类的需求。
如今, 新的科学技术的冲击, 使得个人电脑正在平板电脑、智能手机等新型终端设备面前不断败退。采用语音、手势、表情等方式让普通人更加自然地与计算机进行交互已经成为可能。
当你拿起手机或平板电脑的一刻, 已经开始了人机交互, 带有触控效果的显示屏幕、触摸面板则能够让你体现手写触控的美妙。而原理很直接, 就是将在手写设备上书写时产生的手写轨迹有效地被识别成汉字。
此外, 语音交互则是人机交互中最直接的一种方式, 正在被越来越多的用户接受和使用, 苹果、谷歌、微软等国际IT巨头都把语音作为新一代产品的重要竞争特性。
目前苹果智能手机的最新版本iPhone4S, 其中一大亮点就是推出了基于语音技术的Siri功能, 它可以令iPhone4S变身为一台智能化设备, 利用Siri用户可以通过手机读短信、介绍餐厅、询问天气、语音设置闹钟等。Siri支持自然语言输入, 并且可以调用系统自带的天气预报、日程安排、搜索资料等应用, 还能够不断学习新的声音和语调, 提供对话式的应答。
中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室研究员陶建华指出:“虽然Siri所使用的语音交互技术在上个世纪90年代就不断有人尝试, 但Siri还是在应用模式和商业模式上有很多新的突破。”
再想想电子游戏厅的跳舞机、用手柄操作的拳击比赛等游戏, 可以直接通过语音、手势、身体动作方式来让跳舞机和比赛中的“你”接收到指令, 这会使人和计算机的交互变得更加友好。现在的计算机技术, 还能让电脑确定“面前”使用者的更多特征, 包括身份、大致年龄、注意力的焦点、脸部表情、姿势、手势和一般的活动, 并作出相应的反馈。
未来:计算机慢慢隐到后台
毫无疑问, 计算机的每一个创造都是以人类自身需求为出发点, 每一个小小的改进都会带来一场创新的革命。从用户角度来说, 人机交互就是一种如何让产品易用、有效而让人愉悦的技术。
虚拟的“奥巴马”可以替你说出你想说的话, 你会感到惊奇吗?人机交互技术和虚拟现实技术已经让这成为现实。未来, 人机交互能否带来更多意想不到的体验?
随着物联网、云计算等新一代信息技术投入使用, “计算机”可以不再是一台台大大小小的机器, 而会变得“无处不在”, 人与电脑正在共同进入一个相互依存的时代。
“计算机正在慢慢隐入后台, 人可以以更自然的方式与其对话, 甚至可以直接与一个智能空间进行交互。比如, 当你说‘能不能把灯光调暗一些?’的时候, 后台的电脑就会根据这个指令控制灯光开关。”陶建华说, 这里面很多技术的雏形已经实现并产生了实际应用, 当然, 完全自然的人机交互方式还需要很长的路要走。
未来, 人类将可以使用多模态方式与计算机进行交流, 即多种模态同时使用共同协作完成输入/输出功能。未来人机交互的模式有可能是现有模式的集大成者并逐步完善, 给用户一种完美体验。
还记得《钢铁侠2》里的托尼-斯达克在自己实验室里挥动手笔便能操作电脑吗?这些情景在科幻大片中再常见不过了。不久的将来, 你在空中画几个数字就能表示在拨打电话, 或许和机器人谈场恋爱的设想也会成为现实, 就像《机器管家》中的安德鲁不只是会做家务的机器人, 他还会和主人一起欢笑, 懂得人类的习俗, 体会人类的情感, 并与人类谈恋爱。
延伸阅读