一、自然用戶界面設(shè)計(jì)應(yīng)用的意義

　　計(jì)算機(jī)從誕生到現(xiàn)在雖然只有半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，但已經(jīng)深深地滲透到了我們生活的各個(gè)角落，影響到了人類生活的基本模式。自從有了計(jì)算機(jī)，人類就不斷探索如何跟計(jì)算機(jī)進(jìn)行更有效的溝通，使溝通過(guò)程有更愉悅的體驗(yàn)感受，于是就有了人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)這一學(xué)科。從最早單一的字符用戶界面(CUI-CharacterUserInterface)到圖形用戶界面(GUI-GraphicUserInterface)和多媒體用戶界面，藝術(shù)家與設(shè)計(jì)師們有了一個(gè)廣闊的創(chuàng)作空間。

　　在人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的發(fā)展過(guò)程中，鼠標(biāo)和鍵盤一直是我們與計(jì)算機(jī)溝通的主要輸入設(shè)備，而屏幕就一直是計(jì)算機(jī)信息的最主要輸出設(shè)備，所以在人機(jī)交互作品的創(chuàng)作過(guò)程中經(jīng)常會(huì)使用“鼠標(biāo)經(jīng)過(guò)”、“鼠標(biāo)點(diǎn)擊”、“鍵盤按下”等事件來(lái)判斷用戶的行為與指令，而鼠標(biāo)和鍵盤就成為了傳達(dá)指令的“傳令官”。但這種方式并不是人類溝通的原有方式，這是計(jì)算機(jī)強(qiáng)加給我們的要求，我們就像去到一個(gè)陌生的世界，然后必須改變自己，學(xué)習(xí)新的方法來(lái)適應(yīng)新的環(huán)境。在這個(gè)世界里，計(jì)算機(jī)總是給人一種非生物性的冷漠感。為了減少這種冷漠感，用戶界面設(shè)計(jì)師們不斷探索新的、更自然、更直觀、更接近人類行為方式的人機(jī)交互界面，這就是自然用戶界面(NUI-NaturalUserInterface)。

　　自然用戶界面的應(yīng)用大大地減少了人與計(jì)算機(jī)的隔閡，其應(yīng)用的主要意義包括：

　　1.它使人機(jī)交互的過(guò)程更接近于人原來(lái)的自然交流形式，用戶只需要應(yīng)用日常的自然技能，無(wú)須經(jīng)過(guò)專門的適應(yīng)與學(xué)習(xí)便可進(jìn)行對(duì)計(jì)算機(jī)的操作，減少了重新學(xué)習(xí)的認(rèn)知負(fù)荷，增加交互效率。

　　2.自然用戶界面無(wú)論從感官感受，行為方式以及使用空間上都提供了很強(qiáng)的真實(shí)感，使人在使用界面的過(guò)程中有更強(qiáng)的投入感和參與感。

　　3.豐富的輸入和輸出的軟硬件技術(shù)，為應(yīng)用設(shè)計(jì)學(xué)科和數(shù)碼交互藝術(shù)學(xué)科提供了極其豐富的表現(xiàn)方法。藝術(shù)家和設(shè)計(jì)師們能夠使用更多的感官通道進(jìn)行設(shè)計(jì)和創(chuàng)作，極大地豐富了藝術(shù)設(shè)計(jì)與創(chuàng)作的形式和面貌。

　　4.新的技術(shù)、新的交互方式、新的感官刺激不斷出現(xiàn)，為人們提供了前所未有的感官體驗(yàn)，激起人們對(duì)信息的求知欲，為生活增添更多的樂(lè)趣，從某個(gè)角度上講，這也就推動(dòng)了人類文明發(fā)展的進(jìn)程。

　　近兩年對(duì)自然用戶界面的研究取得了突破性的進(jìn)展。微軟、Google、蘋果……等公司近年來(lái)已經(jīng)投入了大量的資源研發(fā)更加直觀自然的人機(jī)交互界面技術(shù)，并已經(jīng)把多點(diǎn)觸摸，圖像識(shí)別等新技術(shù)逐步應(yīng)用到其電子產(chǎn)品及軟件界面當(dāng)中。在拉斯維加斯舉辦的2008年度消費(fèi)電子展(CES)上，美國(guó)微軟公司的創(chuàng)始人比爾·蓋茨的開(kāi)幕演講中提出了“自然用戶界面”將是下一個(gè)“數(shù)字十年”的發(fā)展方向，微軟將致力創(chuàng)造一個(gè)自然用戶界面應(yīng)用的核心平臺(tái)[2]，自然用戶界面的設(shè)計(jì)潮流成為了用戶界面設(shè)計(jì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

　　二、自然用戶界面設(shè)計(jì)的發(fā)展方向

　　這種自然性的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在多感官、多維度、智能化這幾個(gè)方面。

　　1.多感官

　　人類最基本的溝通方式是使用語(yǔ)言、動(dòng)作、表情并通過(guò)聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)、味覺(jué)等多種自然感官系統(tǒng)進(jìn)行溝通的。多感官的發(fā)展方向主要體現(xiàn)在硬件界面設(shè)備創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上。感官的傳遞必須要通過(guò)具有此功能的硬件設(shè)備進(jìn)行，沒(méi)有一個(gè)可用的感官傳送硬件通道，感官設(shè)計(jì)就無(wú)從談起。

　　早期，人只能通過(guò)鍵盤與計(jì)算機(jī)進(jìn)行溝通，而計(jì)算機(jī)就只能通過(guò)顯示器以視覺(jué)信息的方式反饋給用戶，而這些信息僅限于字符，并非真正以意上的視覺(jué)畫面，而只是一個(gè)個(gè)傳遞信息的視覺(jué)符號(hào)。到了后來(lái)有了鼠標(biāo)作為輸入設(shè)備，以及圖形用戶界面的廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的不斷提升，計(jì)算機(jī)才能通過(guò)屏幕使用色彩、造型、照片等視覺(jué)畫面輸出信息，有了真正意義上的視覺(jué)信息輸出的能力。后來(lái)隨著多媒體技術(shù)的發(fā)展，視頻、音頻加入到了人機(jī)交互當(dāng)中。然而這些視覺(jué)與聽(tīng)覺(jué)的傳遞基本上都是單向的，只能是計(jì)算機(jī)把視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)信息傳遞給人，而人不能通過(guò)視覺(jué)與聲音來(lái)控制計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)的麥克風(fēng)也只能是作為聽(tīng)覺(jué)信息的錄入工具，而不是控制界面。人類語(yǔ)言，肢體動(dòng)作，表情的自然溝通方式一直沒(méi)有應(yīng)用到計(jì)算機(jī)控制技術(shù)當(dāng)中。

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?yōu)閷で蟾�自然的溝通渠道不斷努力。在二十世紀(jì)末，自然語(yǔ)音界面開(kāi)始出現(xiàn)。人們開(kāi)始使用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)進(jìn)行文字錄入，電話的總機(jī)也可以通過(guò)直接說(shuō)出部門或人員的名稱來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)接的操作。電話可以通過(guò)語(yǔ)音進(jìn)行撥號(hào)，一些玩具機(jī)器人也能聽(tīng)懂一些簡(jiǎn)單的、預(yù)設(shè)的語(yǔ)句。但如果要使用日常的語(yǔ)言交流方式與計(jì)算機(jī)溝通，我想我們還有很長(zhǎng)的路要走。

　　近幾年圖像識(shí)別技術(shù)被應(yīng)用到很多的多媒體交互藝術(shù)作品當(dāng)中，并且使用投影、大屏幕等大型輸出設(shè)備，營(yíng)造較大的空間氛圍，使用戶真正融入到作品當(dāng)中，大大增加了用戶的參與感。計(jì)算機(jī)可以通過(guò)攝像頭看見(jiàn)人類了，能辨認(rèn)主人的面容，也能根據(jù)人類的肢體動(dòng)作做出一定的反應(yīng)。而且這種技術(shù)也隨著互聯(lián)網(wǎng)帶寬的不斷增加，某些網(wǎng)站也能實(shí)時(shí)地應(yīng)用上了這種人機(jī)交互的方式。

　　另外一種不可不提的人機(jī)交互設(shè)備就是觸摸屏了，這種技術(shù)雖然還沒(méi)有廣泛應(yīng)用到臺(tái)式計(jì)算機(jī)，但在PDA以及筆記本電腦上已經(jīng)應(yīng)用非常廣泛了，在觸摸屏上我們可以用原有的書寫方式輸入文字，用自己的手指直接點(diǎn)擊，拖動(dòng)屏幕上的元素，使操作變得更加直觀。有的觸摸屏還可以感應(yīng)到手指按壓的力度做出相應(yīng)的反應(yīng)，如畫出一條粗細(xì)濃淡，變化豐富的線條。當(dāng)今觸摸屏技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了新的階段，稱為“多點(diǎn)觸摸”（Multi-Touch）技術(shù)[3]（圖1），之前的觸摸屏只能辨認(rèn)一個(gè)觸摸點(diǎn)，多點(diǎn)觸摸技術(shù)能夠準(zhǔn)確辨認(rèn)多個(gè)觸摸點(diǎn)，并且能夠通過(guò)多個(gè)觸摸點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)變化特征來(lái)判定人的操作指令，使得整個(gè)操作過(guò)程更加有趣、更加自然。這一技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用到蘋果公司新一代的產(chǎn)品iPhone和Macbookair當(dāng)中，這也許這就是未來(lái)人機(jī)交互方式的新標(biāo)準(zhǔn)。

　　除了以上的例子之外，會(huì)震動(dòng)的游戲控制器，電子氣味發(fā)生器，任天堂Wii游戲機(jī)的平衡板……等都是為了不斷增強(qiáng)人機(jī)交互過(guò)程中的感官感受，增加用戶的參與度與真實(shí)感�？偠�言之，在人機(jī)交互中結(jié)合更多的感官通道能夠使人有更強(qiáng)烈的真實(shí)感、投入感與認(rèn)同感，使作品在各種感官上直接打動(dòng)用戶。

　　2.多維度

　　通過(guò)維度觀念看人機(jī)交互界面發(fā)展，整個(gè)過(guò)程就是維度不斷增加的過(guò)程，每個(gè)階段都包括了輸出和輸入的兩方面內(nèi)容。

　　一維形態(tài)階段，輸出方面指的是早期單一排列的字符信息，輸入的設(shè)備就只有鍵盤，鍵盤的輸入是沒(méi)有明顯空間坐標(biāo)的概念的。

　　二維形態(tài)階段，輸出方面是指圖形用戶界面的出現(xiàn)允許能夠在屏幕上運(yùn)用圖形、色彩、動(dòng)畫等二維平面形態(tài)進(jìn)行展現(xiàn)信息內(nèi)容，另一方面是指現(xiàn)在所使用的鼠標(biāo)只輸出X軸和Y軸的二維數(shù)據(jù)，我們的交互設(shè)計(jì)作品只能通過(guò)這兩個(gè)信息做出判斷。

　　當(dāng)今我們正發(fā)展到了三維形態(tài)的階段，主要內(nèi)容包括計(jì)算機(jī)三維圖形技術(shù)的發(fā)展。但現(xiàn)有三維圖形的計(jì)算結(jié)果主要還是以只有二維顯示能力的顯示器來(lái)展現(xiàn)，三維全息影像技術(shù)才是真正的三維展示技術(shù)。三維全息影像技術(shù)呈現(xiàn)的影像就好像是擺放在現(xiàn)實(shí)空間的物體，我們可以走到它的側(cè)面看它，甚至可以走到后面去觀看這個(gè)影像的背面。另一方面就是三維信息的輸入系統(tǒng)了，最好的例子莫過(guò)于任天堂的Wii游戲機(jī)控制器（圖2），用戶拿著手中的控制器做出各種的動(dòng)作，控制器在空間中的三維運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)就會(huì)被傳送到游戲主機(jī)中，畫面中的三維圖像也隨之發(fā)生變化，如：用戶拿著控制器做出擊球的動(dòng)作，屏幕中的球就會(huì)被擊中，并且還會(huì)根據(jù)不同的速度、角度、力度做出相應(yīng)的變化。這種革命性的創(chuàng)新首次把原來(lái)鼠標(biāo)只能傳遞二維空間信息提升到了可以直接傳遞X、Y、Z軸的三維空間定位信息，讓用戶能使用日常的行為方式控制計(jì)算機(jī)，使得整個(gè)游戲的體驗(yàn)過(guò)程變得十分真實(shí)和有趣。

　　3.智能化

　　人工智能代表著人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)的新階段。“人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，它試圖理解智能的實(shí)質(zhì)，并制造出一種能夠獨(dú)立思考，并根據(jù)不同的情況做出自主判斷的智能機(jī)器。”[4]人機(jī)交互過(guò)程對(duì)于計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)就是一個(gè)接受指令，進(jìn)行運(yùn)算，最后輸出結(jié)果的過(guò)程。但目前情況是，計(jì)算機(jī)基本處于數(shù)學(xué)邏輯運(yùn)算的階段，運(yùn)算的過(guò)程并不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行理解，并不能對(duì)意識(shí)、情感、心理等一些生物性的活動(dòng)做出處理，以及不能進(jìn)行像人類意識(shí)所特有的主觀能動(dòng)的創(chuàng)造性活動(dòng)，如：自主性的藝術(shù)創(chuàng)造。我們先不討論機(jī)器最終能否擁有像人類一樣的智能，但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力越來(lái)越強(qiáng)大，在計(jì)算機(jī)內(nèi)部能儲(chǔ)存的邏輯判斷條件越來(lái)越豐富，邏輯上的匹配運(yùn)算結(jié)構(gòu)會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，漸漸地，計(jì)算機(jī)也具備了基本的學(xué)習(xí)和歸納推理的能力，如：可以建立認(rèn)識(shí)模型，然后對(duì)非預(yù)先設(shè)定的聲音、文字或者圖像進(jìn)行辨認(rèn)。人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)正需要這種計(jì)算機(jī)對(duì)外部條件更加人性化的判斷與反饋。無(wú)論如何計(jì)算機(jī)將會(huì)越來(lái)越像生物，我們與計(jì)算機(jī)的交流也會(huì)越來(lái)越像跟生物在交流。

　　結(jié)語(yǔ)

　　人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)藝術(shù)層面的表現(xiàn)方式都必須搭建在計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)平臺(tái)的基礎(chǔ)之上。由此可見(jiàn)，這些新技術(shù)的出現(xiàn)必將影響到下一代的用戶界面設(shè)計(jì)面貌，而且這些新技術(shù)還會(huì)不斷涌現(xiàn)，無(wú)論從視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等感官系統(tǒng)，還是空間與時(shí)間等多維度系統(tǒng)設(shè)計(jì)都提供了無(wú)比廣闊的創(chuàng)作空間，設(shè)計(jì)師以及從事數(shù)碼藝術(shù)創(chuàng)作的藝術(shù)家所能應(yīng)用的手段都將會(huì)有一個(gè)數(shù)量上和質(zhì)量上的飛躍。人機(jī)交互界面的發(fā)展經(jīng)歷了改變自我，又尋找真我的過(guò)程，是一種自然形態(tài)的回歸。也許未來(lái)的計(jì)算機(jī)會(huì)脫離機(jī)器的形象，計(jì)算機(jī)可能變成一個(gè)能夠與您多方位交流的情感個(gè)體。沒(méi)有哪個(gè)人會(huì)愿意生活在一個(gè)冷冰冰的機(jī)器世界當(dāng)中，這種對(duì)自然交互形態(tài)的追求，必將會(huì)成為人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)領(lǐng)域的新主題。