0综述： 未来就在今天 0.1人机交互学 人机交互学（human-computer interaction，HCI）是一门设计和评估计算机系统以方便人类使用的学科。经过多年的发展，人机交互学已成为一个主要的科学与工程领域，在全球有8万余名专业人士从事这方面的工作。全世界共召开了50多个相关的学术会议，发表了5万余篇期刊和会议文章，出版了500余本相关书籍。《人机交互学手册（第2版）》（The Human-Computer Interaction Handbook）一书有2000多页，内容既深入也全面，紧密结合当下也向未来的人机交互的设计和评估迈进了一大步。而在《人因与工效学手册（第4版）》（Handbook of Human Factors and Ergonomics）的1800页内容中，则论述了人机交互的理论基础和实践。 人机交互学人机交互学正从只属于完全从事人机交互工作的专业人士，演变成所有发展前沿计算机相关技术的科学家与工程师的学科。现今这些科学家和工程师不仅要考虑成本、速度、灵活性、可靠性，还要使设计的系统满足用户的需求——而这正是人机交互学的目标。然而当遇到具体的复杂的与人机交互相关的问题时，他们还是要向人机交互专家求助，因为人机交互专家一直都在致力于设计日臻完善的系统以尽量满足用户的需要、需求和期望。 人机交互学研究和发展的主要动力是科技的飞速进展。当新的计算机技术，例如互联网（Internet）出现后，人机交互专业立即进入这个领域，以让新技术最有效地为人所用。而且更具意义的是经由研究人机交互而拉动的技术发展，也就是从人机交互中找到应该发展哪些让人类生活更有趣也更有效的新科技。 表0-1列出了20 世纪中20项最伟大的工程发明。虽然只有两项（计算机、互联网）与计算机有直接关系，但其中很多成就（如电气化、电子学）是计算机科学和技术发展的基石，同时其他成就（如电话、收音机和电视机、图像技术）则将计算机技术推向了新的高度。 人机交互： 以用户为中心的设计和评估(第4版) 0综述： 未来就在今天 表0-120世纪最伟大的工程发明 1. 电气化11. 高速公路 2. 汽车12. 航天器 3. 飞机13. 互联网 4. 供水系统14. 图像技术 5. 电子学15. 家用电器 6. 收音机和电视机16. 医疗技术 7. 农业机械化17. 石油和石化技术 8. 计算机18. 激光和光纤 9. 电话19. 核能技术 10. 空调和制冷20. 高性能材料 0.2发明和技术的传播 虽然有些已开发的技术可以提高用户的生产率和满意度，但制造商却往往要用很长时间才采用这些技术。所以研究出能将新技术迅速推向市场的方法也是藉由人机交互提升人类福祉的关键之一。 为了使人机交互的创新对经济和社会产生重大影响，大部分的组织、公司和家庭需要使用这些成果。但要达成这个目标总是经年累月，而且还需要发展出加速增长的方法。例如，表0-2显示使25%的美国家庭拥有手机就用了13 年。那么如何才能缩短科技普及的时间呢？ 表0-2技术进入25%美国家庭的时间 技术达到25%所用的时间/年技术达到25%所用的时间/年 汽车55 电力46 电话35 录像机34 微波炉30 电视26 收音机22 个人计算机15 手机13 0.3人机交互学对市场的影响 人机交互的研究和开发可以积极影响产品设计、服务设计、生活品质、生产率和生活水平。下面是一些例子。 针对手机用户的营销和广告方面正涌现出很多新机会，对此，人机交互学专业人士需要开发出有效吸引用户但又并不烦人的呈现和沟通方式。对人机交互学的专业人士来说，考虑公司高层主管认定的成功关键因素很重要，这样他们就能调整自己的研发工作以服务于这些因素。表0-3列出了美国公司高层主管认为的成功因素。虽然人机交互专业研究人员往往把优化人员的表现当做当务之急，但从表0-3中可以看出，只有5% 的高层主管这样想，而44% 的高层主管却认为客户满意才是重中之重。所以人机交互的专业人员一定要十分关注客户满意这一重要因素。 表0-3美国公司高层主管认为决定成功的重要因素（调查人数： 1012） 因素认为其为最重要因素的百分率/% 客户满意度44 财务状况27 竞争力9 产品和服务的质量8 对员工的投资7 员工的表现5 还有计算机安全方面，初步的人机交互学相关工作已经开展，但仍需要更多研究才能确保很多出色的计算机安全系统得以广泛运用。 另外，在对200名电子商务用户的研究中发现，客户愿意重新回到某网站的原因中，影响力的51%来源于客户关系的管理，9%来源于个性化，7%来源于个人隐私保密，还有33%不明确。同时，影响客户关系管理中，有65%来源于态度，即占影响回到网站的33%，而态度中的65%来源于网站内容，即占影响是否回到网站的21%。 人机交互学专业人员应当特别注意网站内容的准备，这方面的讨论可以参考Proctor等人的专著（见文献［5］）。同时，网络和计算机应用的内容准备方面在Liao等人所著的新书中进行了综合论述（见文献［3］）。内容准备的过程可以告诉研究者，为了最大限度地提高制定决策的效率，在计算机（如网络）和计算机设备中应该显示什么样的信息。人机交互学的研究人员和专业人士对信息查询的组织、显示、搜寻和掌控的有效途径一直都很关注，但并没有系统化地参与决定应该显示什么样的信息。如果显示太多的信息以供制定决策，不但会加大错误率，还会增加时间；反之，如果没有提供足够的信息，则决策制定的质量将会大受影响。该书对高效的网络内容设计、电子商务和其他IT沟通模式的设计很有价值。 0.4案例研究 今日人机交互学的发展已经不仅仅局限在最初的目的了。人机交互的目的不仅仅是优化设计用户使用的计算机系统，而应该是优化设计能实现其目标与任务的系统。举例而言，作者曾受一家大型跨国公司邀请设计一个电子调谐器的人机交互部分，公司希望能缩短原来的45min调试时间并提高调试的精确度。当时我们本可以重新设计该系统的人机交互部分，从而把时间缩短为大约20min，也能稍微提高质量。不过我们却选择了使整个调试系统自动化，使其不再需要操作人员在场。我们首先提取了系统设计人员的专业知识，然后通过模糊神经网络的处理技术使调试过程自动化，结果使调试时间小于1min，精确度也大大提高了。 另一个系统中人机交互的例子是为美国邮局设计分拣信件的视频编码系统。当时估计有7万名邮政员工使用这个系统，耗资40亿美元。首先必须决定显示信息的最佳方式，在参阅了相关文献、准则和标准的基础上，我们提出了11种可能的界面设计方案。根据科学的实验室试验，我们得出结论，其中可能有3个比较好的方案。在这个基础上，我们在6个星期内研究了3组邮政员工分别使用这3个方案的情况，再根据测试的结论开发出了一个最佳的用户界面系统。 因为我们最感兴趣的是如何让人们最佳地完成任务，而不仅仅是如何设计最好的人机交互过程，于是我们还开发了一套以科学为基础的员工选聘和培训标准流程，以及一个符合工效学工效学要求的操作平台，并且提供了正确调整操作设备的录像指导。 基于信息处理的概念和方法，我们推论出了最佳设施的大小（用于300人协调工作）；基于社会心理学和管理学的原则，我们设计了一个扁平的组织结构；基于工业工程的原则，我们给出了每个设施的尺寸大小和最佳布局。根据这些结论，两个代表性设施先试运行，每一个设施大约有300人，我们在接下来的一年中仔细追踪运行情况。之后，这一设计在全美国成功实施。 人机交互学的专业人士和研究人员希望不只是能跟上人机交互学领域的节奏，更能处于该领域的前沿，他们可以从阅读International Journal of Human Computer Interaction和参加两年一度的国际人机交互会议中获益，该会议在夏季举行，举办地点遍布全球。 如果要有效地设计人机交互的产品和服务，遵循表0-4中的十项准则应该是大有裨益的。 表0-4人机交互学有效设计十项准则 1. 确实理解计算机和计算设备的任务流程，避免引入不必要的流程 2. 确定目标用户的属性和能力，充分考虑人与人之间的区别 3. 充分利用人和工具各自在完成任务时的擅长之处，达到完美平衡 4. 为所有可能从中受益的用户群体（例如残障和老年人群）进行设计 5. 跨地域设计时充分考虑文化差异因素 6. 提供既不多也不少的最适当的信息量，帮助用户决策 7. 在适用情况下，遵守国际标准及相关准则（例如W3C-WAI可及性标准） 8. 在产品周期里进行必要的用户测试，以降低设计时间和成本 9. 平衡用户需求和商业需求，达到设计和市场共赢 10. 提供不同外观和风格设计，以满足不同市场审美倾向 参 考 文 献 ［1］Horn D, Feinberg R, Salvendy G. Determinant elements of customer relationship management in e-business. Behavior & Information Technology, 2005, 24(2): 101～109 ［2］Jacko J, Sears A. The Human-Computer Interaction Handbook: Fundamentals, Evolving Technologies and Emerging Applications. 3rd ed. Boca Raton, FL: CRC Press,2012 ［3］Liao H, Guo Y, Savoy A, et al. Content Preparation Guidelines for the Web and Information Appliances: Cross Cultural Comparison.Boca Raton,FL:CRC Press, 2010 ［4］Park T, Shenoy R, Salvendy G. Effective advertising on mobile phones: a literature review and presentation of results from 53 case studies. Behaviour and Information Technology, 2008, 27(5): 355～373 ［5］Proctor R W, Vu K-P L, Salvendy G, et al. Content preparation and management for e-commerce web design: eliciting, structuring, searching, and displaying information. International Journal of Human-Computer Interaction, 2002, 14: 25～92 ［6］Proctor R W, Lien M-C, Vu K-P L, Schultz E E, Salvendy G. Improving computer security for authentication of users: influence of proactive password restrictions. Behavior Research Methods, Instruments, & Computers, 2002, 34(2): 163～169 ［7］Proctor R W, Lien M-C, Salvendy G, Schultz E E. A task analysis of usability in third party authentication. Information Security Bulletin, 2000.49～56 ［8］Salvendy G. Handbook of Human factors and Ergonomics. 4th ed. Hoboken, NJ: Wiley, 2012 ［9］Schultz E E, Proctor R W, Lein M-C, Salvendy G. Usability and security: an appraisal of usability issues in information security methods. Computers & Security, 2001, 20(7): 620～634 ［10］Ukita A, Karwowski W, Salvendy G, Lee W, Zurada J. Automatic tuning of an electronic circuit board using the artificial neural network approach. Journal of Intelligent Manufacturing, 1996, 7: 329～339 ［11］Ukita A, Karwowski W, Salvendy G. Aggregation of evidence in a fuzzy knowledge-based method for automated tuning of microwave electric circuits. Journal of Intelligent and Fuzzy Systems, 1994, 2(4): 299～313 了 解 用 户 人机界面设计中最重要的一个原则就是了解产品 的用户，只有这样才能为用户提供一个可用的产品。我们这里用5章的篇幅来介绍了解用户的方法和步骤。第1章介绍了以用户为中心的设计理论基础和总体流程，第2章介绍了用户、市场和目标分析目标分析的基本原则和技术，第3章介绍了用户任务分析的概念和方法，第4章介绍了实地调查的目的、方法和过程等，第5章介绍了创建和使用角色的方法。 1以用户为中心的设计和评估的 理论基础及总体流程 1.1以用户为中心的设计和评估的 理论基础及设计含义〖*2〗 1.1.1用户的含义 以用户为中心的设计和评估（user-centered design and evaluation）的最基本思想就 是将用户（user）时时刻刻摆在所有过程的首位。在产品生命周期的最初阶段，产品的策略 应当以满足用户的需求为基本动机和最终目的。在其后的产品设计和开发过程中，对用户 的研究和理解应当被作为各种决策的依据，同时，产品在各个阶段的评估信息也应当来源于 用户的反馈反馈。所以用户的概念是整个设计和评估思想的核心。 简单地说，用户是指使用某产品的人。从这个简单的定义不难看出，用户这一概念包括两 层含义: （1) 用户是人类的一部分。 用户具有人类的共同特性，用户在使用任何产品时都会在各个方面反映出这些特性。 人的 行为不仅受到视觉和听觉等感知能力，分析和解决问题解决问题的能力，记忆力，对于刺激的反应能 力等人类本身具有的基本能力的影响，同时，人的行为还时刻受到心理和性格取向，物理和 文化环境，教育程度及以往经历等因素的制约。 （2) 用户是产品的使用者。 以用户为中心的设计和评估研究的人是与产品使用相关的特殊群体。他们可能是产品的 当前使用者，也可能是未来的，甚至是潜在的使用者。这些人在使用产品的过程中的行为也 会与一些与产品有关的特征紧密相关。例如，对于目标产品的知识，期待利用目标产品所完 成的功能，使用目标产品所需要的基本技能，未来使用目标产品的时间和频率等。 因此，研究用户应当从用户的人类一般属性和与产品相关的特殊属性着手。本章将概括地讨 论多方面的用户属性及设计含义，目的是提供在以用户为中心的设计和评估方面应用的一些基本理论和发现的例子。从这些例子中可以看 出，以用户为中心的设计和评估的方法既应用了生物学、统计学等自然科学的方法，也离不开心理学、社会学等人文科学的帮助。这些理论构成的一个关于人的因素的交叉学科又被称为“人因学”人因学（human factor）。人因学的一般理论和方法可以被用在任何包括人与机器交互的系统中。以用户为中心的设计和评估的具体内容将在本书的其他章节中具体讨论。 人机交互： 以用户为中心的设计和评估(第4版) 1以用户为中心的设计和评估的理论基础及总体流程 1.1.2人机交互和人类信息处理模型 人类区别于其他生物的根本特征是发明和制造工具的能力。在机器和技术不发达的阶段，通 过机器能够完成的工作很有限，所以，人们往往需要直接介入很多具体重复的操作。 随着 人 类社会的发展和科学技术的进步，机器能够完成的工作越来越多，也越来越复杂。现代的计 算机通过人工智能等技术甚至可以模仿部分人类的思维。但是机器毕竟是机器，它们只能机 械地完成人设计的功能。例如，虽然计算机能够有无限量的存储能力和计算能力，它们却 无法处理人类生活中无所不在的无限的复杂性，所以它们只是被用作为人类提供便利和效率 的工具。人们永远需要在不同的层次上支配着各种各样的工具和系统，以完成各种任务。 人在使用机器作为完成任务的工具时，达到最高效率的安排是让人和机器各自发挥其优势。 例如，机器的优势包括可以准确地无限次地重复设计的功能，但是缺乏判断和决策能力。 人的优势是可以灵活地针对完成任务中出现的各种情况进行决策，并支配系统的各项行为 ，但是人在重复某些行为方面的质量却不能与机器相比。 在人使用计算机的条件下，人机 交互学研究的就是如何设计计算机界面以使用户使用系统时达到最高的效率和满意程度。 人机交互的主体包括计算机和计算机用户。图1-1概括地描述了典型的人机交互系统的信 息流程和工作方式。 在人机交互系统中，计算机内部的复杂的信息处理和存储系统可以认为是一个“黑箱”， 对于计算机用户来讲，他们对计算机系统的状态和运行过程的理解和操作都是通过用户界面 （user interface）实现的。用户界面也常被称为人机界面。计算机的输出设备，包括显示 器、喇叭等将系统的信息以人能够感知的方式提供给用户，同时，计算机的输入设备，包括 键盘、鼠标和话筒等可以接受用户的各种操作指令并传达给计算机内部。 图1-1人机交互系统的信息处理模型 计算机的输出信息是如何被人接受和处理，然后转化为反应动作，指导计算机的下一步操作 的呢？心理学的研究在不同层次上为这一过程提供了不同的理论和模型。在这里介绍被普遍 接受的人类信息处理（human information processing）模型。人类信息处理模型认为人在 接受刺激信息后通过感知系统（perception）、认知系统认知系统（cognition）和反应系统（respo nse）进行信息处理并做出行动。