人機互動發展的過程概述

所謂人機互動(human-computer interaction/interface)指的就是人類與電腦等機器之間的互動關係，最 常見的人機互動關係為：人類對電腦下達指令，電腦根據這些指令進行運算後，將結果以人類感 官的形式(如視覺、聽覺等等)將運算的結果回饋給人類。60 年代早期，Ivan Sutherland 在同一個 實驗室從事定名為 Sketchpad 的研究計畫(Sutherland, 1965)，如圖六。該計畫將空間資訊透過互動

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形式來進行電腦繪圖的工作，開始了電腦繪圖互動式應用的起端。空間資訊化，以點、線、面的 數字資料記錄儲存，轉化電腦繪圖的資訊空間。互動性的突破發展，搭配著 Douglas Engelbart 創 造 Tool Kit 的觀念，提出 On line system(NLS)，首次出現滑鼠，視訊會議等，人機互動的起始點 (Engelbart, 1962)。

圖六 Sketchpad 的研究計畫(Sutherland, 1965)

人類與電腦間的互動歷史可以回溯到世界上的第一部電腦的產生開始，一般都認為第一部電腦是 在 1946 年開發出來的 ENIAC。隨著電腦的發展，電腦與人之間的互動形式也逐漸地改變。

Nielson(1993)將人類與電腦間的互動形式整理後分為五個時期(1946-1993)：

1. 批次處理系統(batching)

在電腦發明的初期，電腦是昂貴的貴重物，多隸屬於大學或是研究單位，並由多人分享。要使用 電腦的人必須將程式寫在卡片上，送進電腦的工作排程中，過幾天後才會得到程式執行或是計算 結果。由於電腦的反應實在太慢，跟人類間的互動並非即時的，因此，從目前的觀點甚至不認為 當時的電腦能稱得上能跟人類互動。

2. 條列式命令系統(line-oriented systems)

隨著電腦處理速度的增加，接下來的電腦已經可以接受人類以鍵盤輸入一行指令，並馬上針對該 指令作出反應，不論是執行工作或是回應訊息。這個時期的系統包括 MS-DOS 與純文字模式的 UNIX 系統。

3. 全螢幕介面(full-screem interfaces)

全螢幕的介面讓人機互動的方式跳脫了一行一行、一個指令一個動作的互動形式，讓使用者可以 用按鍵切換的方式選擇螢幕畫面裡的視覺元件，如表單(form)、選單(menu)等，再用鍵盤輸入訊 息，這個時期也由全錄研究中心(Xerox Palo Alto Research Center)所發展出來的許多視覺元件也一 直延用至今，成為互動介面的一種標準(Meyes, 1998)。

18 4. 直接控制(direct manipulation)

幾乎是現今電腦標準配備的滑鼠在 1965 年時由史丹佛實驗室(Strandford Research Laboratory)提出 其原型，並在 1981 年首次商業化成為 Xerox 的 UNIX 作業系統 Star System 的一部分，也成為之 後 Apple 發表的個人電腦(Lisa, 1982)跟(Macintosh, 1984)的標準配備，現在成為所有電腦的標準互 動裝置。滑鼠的發明讓人類得以與電腦進行直接的互動，如點選畫面裡的按鈕、選擇文字、拖放 動作(drag＇n drop)等，而電腦也提供即時的視覺回饋，讓人機互動的形式就如在再真實世界中操 作物件一樣。這樣的互動形式也有了一個常見的代名詞，WIMP(windows, icons, menus, pointing device)。所謂直接操作就是透過取代訊息或移動訊息等直接動作來互動，並且不需要明確的命令 修改訊息，如一般的物件移動等。操作方式如在實體環境下一樣，可立即達到互動的功能。其主 要的優點在於：(1) 使用者能立即掌握虛擬環境；(2) 學習時間短；(3) 能得到立即的回饋；(4) 發 現錯誤並能迅速訂正(Foley, 1987)。

5. 下世代介面(next generation interfaces)

從 1991 年後，許多的研究都開始認為人機的互動形式將走向自然與直覺，讓電腦來適應人類的 行為模式，而不是讓人類去學習複雜的操作方式以與電腦進行互動。

1991 年，全錄帕克實驗室的科學家懷瑟（Mark Weiser）提出一篇重要的文章「二十一世紀的電 腦」（The Computer for 21th Century）。文章中懷瑟直接了當地說明：持續三十多年的個人電腦的 互動模式將會成為過去，而他所提倡的「遍佈式運算」（Ubiquitous Computing）會將之取代。他 認為「影響最深刻的科技，是那些最終以『消失』的型態存在的科技。而這些科技慢慢的深化在 我們的生活中，一直到變成生活的一部份，進而消失。」。所謂「消失」，其實是因為工具的設計，

而讓工具本身完全地整合（fit-in）到工作執行的動作裡，讓使用者在互動的過程中，不會感覺到 工具的存在。未來的人機互動形式中，人類將不會感受到與機器之間的互動會有所謂的介面存 在，稱之為消失的介面(the vanishing interface)，人類將會很自然、直覺地使用電腦(Laurel, 1993)。

未來的人機互動將不會再以人與電腦的形式存在，而是隨著科技的進步，運算設備的縮小化以及 嵌入化，所謂的電腦將以無所不在的運算裝置形式存在，人類將處於一個遍佈各式各樣運算設備 的環境中，互動形式也將有很大的改變(Ishii, 1997)。未來應該要發展針對特定工作的多種小型而 易於使用的裝置，而不是一個超大型但難用的超級電腦(Norman, 1998)。在虛擬實境領域中嘗試 著要將使用者介面透明化或消失，通常還是必須戴著特別的裝置。

WIMP(windows-indicator-menu-pointer)介面是簡而易懂得的操作方式，但是由於在使用上並不直 覺，所以一般來說，當使用者無法使用直覺性行為來表達指令動作時，視窗選單才會被選用作為 指令下達方式(Allen, 1990)。隨著人機互動模式的推陳出新，新一代人機互動模式被要求包含虛 擬實境(virtual reality)、語音辨識與合成、手寫體與手勢辨識等技術，而整合這些來自不同感知通 道的資訊，有賴多通道介面的發展。開發多通道介面的目的在充分利用人類多種感覺和運動通道 的互補特性，來達到使用者與電腦相互間的溝通，因而增進人機互動中的自然性。人類的感覺通 道包含視覺、聽覺、觸覺、嗅覺和平衡等。目前在操作電腦時，主要的互動是透過眼和手，除了

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（cognitive engineering）兩大學門互相結合的產物；人機介面亦涉及當前許多熱門的電腦技術，

如人工智慧、自然語言處理、多媒體系統等，同時也包含人因工程、語言學、社會學等研究成果 體或身體的一部分當作輸入裝置的控制器稱之為『身體輸入裝置』(bodily input device)，延續活動，

空間與抽象化的事件，透過一個裝置，建立起空間和身體運動之間的互動關係，創造出具有虛實 互動的空間體驗。隨著電腦角色越來越重要，科學家也加強努力讓操作電腦方式越來越簡單、自 然，現在的科技已經發展到語音控制、眼球控制、甚至腦波控制電腦，其中語音控制與眼球控制 電腦相關技術較為成熟。