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3人机交互发展中的重大事件

人机交互技术与计算机始终相伴发展

计算机的发展历史，不仅是处理器速度、存储器容量

飞速提高的历史，也是不断改善人机交互技术的历史。

人机交互技术, 如鼠标器、窗口系统、超文本、浏览

器等等，已对计算机的发展产生了了巨大的影响，而

且还将继续影响整个人类的生活。

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回溯

数字计算机的概念在18世纪提出

在20世纪40年代技术上成为现实

早期模拟计算机

1943年1月: Mark I，自动顺序控制计算机在美国研制成功，被用来为美国海军计算弹道火力表

1943年12月: Alan Turing参与设计制造的最早的可编程计算机Colossus在英国推出，目的是为了破译德国的密码，每秒能翻译大约5000个字符。

计算机的诞生

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ENIAC，1946 开始研制于1943年，完成于1946年2月15日。

Electronic Numerical Integrator And Computer电子数字积分计算机——第一台真正意义上的数字电子计算机 。

占地面积170平方米，30个操作台，约相当于10间普通房间的大小，重达30吨，耗电量150千瓦，造价48万美 元。它使用18000个电子管，70000个电阻，10000个电容，1500个继电器，6000多个开关

每秒执行5000次加法或400次乘法，是继电器计算机的1000倍、手工计算的20万倍 。

负责人是John W. Mauchly和J. Presper Eckert。

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ENIAC

两位发明人莫奇来和爱克特

ENIAC使用的电子管工作中的ENIAC

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P1: V.Bush & Memex 1945 促成了美国NSF, ARPA等的创立 “As We May Think” – 1945年 Memex device理论模型/概念 能够存储所有记录、文章和通信 内存巨大 按索引, 关键词, 相互参照获取信息 相互连接管理(提出的概念非常类似于Hypertext)

将传统的图书馆馆藏文献的储存、查找机制与计算机结合起来台式个人文献工作系统，能存贮书、记录和通讯的装置。

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Memex 1945

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P2: J.R.

Licklider 心理学家计算机科学家 1960年, 发表了 “人机共生”

(“man-computer symbiosis”)论文 计算机如何更好帮助人做事情 1962年，J.C.R.Licklider和W.Clark发表论文《On－Line Man Computer Communication》，讨论分布式社交行为的全球网络概念

Batch processing批处理 time-sharing分时系统

Internet 先驱人物之一

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SketchPad “编程”系统 信息论先驱Shannon的学生 1963 PhD thesis at MIT

1988 Turing Award

可以通过使用手持物体（如光笔）直接在显示屏幕上创建图形图像。可视的图样随即被存入计算机内存，它们可以被重新调用，并同其他数据一样可以进行后期的处理。

CAD先驱，后期致力于设计头盔式3D显示器（1967年开始）

P3: I.Sutherland & SketchPad

1963

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P3: Ivan Sutherland Sketchpad是第一个可以在显示屏幕上直接构造图

形图像的系统，不用再通过键盘向计算机输入代码

和公式

更具革命性的是，它考虑到了在显示屏幕上作某些

改动后，存储在计算机中的信息可以被改变和更新。

Sketchpad开创了计算机辅助设计的一个新领域，

即我们所熟知的CAD

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新的范式：Video Display Units

视频显示部件VDU

Sutherland’s Sketchpad是里程碑式的系统

计算机从此可以用于信息可视化和数据操作

之前：主要用于数据计算

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P4: Douglas

Engelbart

道格拉斯·恩格尔巴特——“人机交互” 大师

因发明鼠标而闻名，鼠标最初的名字：显示系统的X-Y位置指示器（1963~1965）被科学界公认为20世纪最重要的发明之一IEEE列为计算机诞生50年以来世界计算机界最重大的事件之一。

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P4: Douglas

Engelbart 鼠标器只不过是他所有成果中的一个小发明。但他提

出的那些气魄辉宏的计算机理论却远远不及他发明的鼠标器广为世人所知晓。

发明涉及视窗、文字处理系统、在线呼叫集成系统、共享屏幕的远程会议、超媒体、电脑交互输入设备、群件，层次超文本, 多媒体, 鼠标。

20世纪60年代初，他就发表了一篇题为《放大人类智力》(Augmenting the Human Intellect)的文章，提出了把计算机作为人类智慧放大器的观点。

1997年，ACM图灵奖。

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P5: Alan Kay 最早的图形用户界面(GUI)电脑Alto

在施乐PARC，与同事构建了Alto,成为Macintosh

和Windows的先驱。

2003年度图灵奖得主(for OOP) 发明了“Object Oriented”这个术语，第一个完全

面向对象的动态计算机程序设计语言Smalltalk的发明者。

Smalltalk源自Alan Kay “使用一组独立的互相通信的对象来解决问题”的思想，它可以说是目前主流语言C++，Java和C#的前身。

1972年，他来到施乐PARC，开始将Smalltalk作为一种儿童教育工具。

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P5: Alan

Kay 个人计算之父

1968年，提出Dynabook设想

“Notebook sized computer loaded with multimedia

and can store everything”

将是一款如同书籍般，既为可携式且具互动功能的多媒

体个人式电脑，它的主要规格如下：

1. 大小如A4纸张之易携带；

2. 显示器的解析度必须优于报纸文字；

3. 必须具有声音输入的功能且易操作；

4. 必须能够网路化和作无线通讯

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新的范式：个人计算 因易于使用而更强大

小而强大的计算机器为个人用户而做

互联和分时的重要性

先驱者

Kay’s Dynabook，1968年

IBM PC，1970年代

文本和命令方式

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Xerox PARC - mid 1970’s

Alto1973年4月，第一个可操作的alto

电脑在xerox parc完成。alto是第一个把计算机所有元素结合到一起的图形界面操作系统。它使用3键鼠标、位运算显示器、图形窗口、以太网络连接

Bravo WYSIWYG 文本编辑.

BravoX Microsoft Word的祖先.

Laurel 电子邮件.

Neptune 磁盘文件管理.

Press 文件打印.

Sil 画图程序.

具有GUI的PC

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Xerox Star - 1981

第一台为商务应用设计的商用PC

（1981年7月 alto的商用版本）

具有了桌面电脑的主要特征

Pointing, WYSIWYG, high degree of

consistency and simplicity

采用了可用性工程方法

有原型设计和分析

可用性测试，迭代式的改进

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特点：双击图标技术、多窗口、对话框概念、1024×768的分辨率。

天才的概念，商业失败

$15k cost

Closed architecture

Lacking key

functionality

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1981 IBM PC

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

IBM PC之父：埃斯特利奇，13人小组。

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Apple Lisa - 1982

Based on ideas of Star1983年1月，apple推出lisa系统。特点：下拉菜单和菜单条技术。

更加个人化，而不全是办公工具 LisaWrite: 字处理 LisaCalc: 表格 LisaGraph: 图形 LisaList: 规划管理工具 LisaProject: 项目计划 LisaDraw: 绘图程序 LisaTerminal: 现代通信软件

失败

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Apple Macintosh - 1984

并非先驱，但非常聪明的拷贝

优点

Aggressive pricing - $2500

界面友好

支持第三方应用

高质量图像和激光打印

高质量的应用系统，MacWrite、MacDraw

新的应用：Pagemaker，Word， Excel

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新的HCI范式：WIMP Windows, Icons, Menus, Pointers

并行操作

Can do several things simultaneously

图形用户界面

实例

Xerox Alto, Star; early Apples

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History of MS

Windows MS DOS 1980

Microsoft Windows v1.0 1985年发布 Microsoft Windows v2.0 1987年8月11日发布 Microsoft Windows v3.0 1990年5月发布 Microsoft Windows v3.1 1992年发布 Windows NT 3.1, 1994年03月1日 Windows 95, 1995年8月 Windows 98, 1998年6月 Windows 2000 ，2000年12月 Windows XP，2001年10月 Windows CE 1.0 1996.11

Windows CE 2.0 1998.01

Windows CE 3.0 2000.06

……

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P6: Ben Shneiderman

Dr. Shneiderman 的著作有《软件心理学：计算机和

信息系统中的人类要素》，1980

发明了直接操作DM (Direct Manipulation)概念

在1983年首次设计了选中条目点击转到另一页的方

法

创立并任马里兰大学HCI实验室主任

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新的范式：直接操作 Direct Manipulation

直接操作的特点

对象可视化

渐进动作和快速反馈

可逆性鼓励探索

使用动作代替语言

对动作进行句法修正

WYSIWYG—What You See Is What You Get.

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P7: Donald A.

Norman

20世纪60年代他就是一流的认知心理学家，是认知科学的开拓者之一，发展了HCI应用科学，涉及到认知学、工程和设计，在HCI方面做出了大量创造性的成就，提出的“以人为中心的设计”概念。

“Design of Everyday Things” 已成了设计人员的必备，以人为本，可用性、易用性，还有情感影响，新的理念指导着很多的设计

《Emotional Design: Why we love (or hate) everyday things》情感化设计 强调情感在产品设计中的重要作用

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新的范式：多模态用户界面 模态是人类交流的通道

不仅仅是视觉

例如：语音（听觉通道）和触摸（ 触觉通道）

多模态融合

多模态用户界面即为在多媒体界面的基础上,采用语音识别、视线跟踪、手势输入等新技术,使用户可用多种形态或多个通道以自然、并行和协作的方式进行交互,系统通过整合多通道精确和非精确信息,快速捕捉用户的意向,有效地提高人机交互的自然性和效率。

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P8: Ted Nelson

Hypertext（超文本）, hypermedia（超媒体）等概念的(合作)提出者 ,被称为HTTP之父。

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新的范式：Hypertext WWW，1993

超文本 将信息看作互联的节点，而不是线性流 Think of information not as linear flow but

as interconnected nodes

源头 Nelson’s hypertext

Bush’s MEMEX

非线性的浏览结构 Non-linear browsing structure

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P9: Mark Weiser 提出普适计算是21世纪的计算模式

Mark Weiser于1988年在Xerox PARC的

计算机科学实验室首次提出了这个概念

普适计算描述了具有丰富计算资源和通信能力的人和

环境之间关系的场景，能够在需要的何时何地都可以

提供信息和服务，这个环境与人们逐渐地融合在一起。

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。

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计算机应用的三个时代

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什么是范式

一种占主导地位的理论框架或科学世界观

如：物理学中亚理斯多德理论，牛顿定律，相对论等

理解HCI的历史很大程度上在于理解一系列范式的变迁

过程

并不是所有列出的范式变迁过程都是必要的，但他

们至少应该是备选项

回顾： HCI范式的变迁

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回顾： HCI范式的变迁

Cards,tape Video Display Units

Mainframe PC

Glass tty WIMP (Windows, Icons, Menus and Pointer)

Commands Direct manipulation

Linear Web-like (Hypertext)

Direct manipulation Agents

Visual Multimedia

Desktop Ubiquitous, Mobile

Single user CSCW (Computer Supported Cooperative

Work)

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回顾：人机交互重要思想和系统 Bush构想的Memex 设备(1945)

图形化直接操作(GUI DM)

SketchPad （1963） Mouse （1964)

Windows

Dynabook（1977） Hypertext

数字桌面Digital Desk

普适/泛在计算

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总结：人机界面的变迁 HCI简史——人适应计算机的历史！

1960年代一70年代：键盘，字符界面

1980年代一90年代：鼠标，图形界面

目前

仍然以鼠标，图形界面为主，书写、听觉等为辅

未来——计算机适应人的未来！

我们会如何使用计算机？

下一代自然人机界面会是什么？

需要大家的想象力！

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某个侧面、一种可能 拟人的类比 人和人之间如何交互？

看、听、读、说、写、触、嗅…

我们的目标:改变目前机器的准聋哑盲状态,使其

具有视、听、触、嗅等感觉、知觉能力

具有学习、记忆乃至情感等认知能力

具备说话、会画等表达能力

本体感觉、自我意识？

让人机之间的交互能够像人与人交流一样自然！