直感交互人機界面研究綜述

瞿 玨, 焦浩洋,王慶力,王 崴,黨思娜

(空軍工程大學 防空反導學院, 西安 710051)

0 引言

直感交互是一種新的人機交互方式。在信息時代向著智慧時代邁進的過程中,通信技術充分發(fā)展,計算機的性能迅猛提升,信息空間越發(fā)復雜,任務的難度不斷增大,這與人們自身有限的認知能力和情感接受能力形成明顯的矛盾,人機交互過程中出現(xiàn)了不協(xié)調的因素,影響用戶的體驗,同時也阻礙計算機的繼續(xù)發(fā)展[1-2]。直覺化交互以人為中心,以交互技術為依托,使用戶憑借既往經(jīng)驗和先驗知識與產(chǎn)品直接交互,不僅能夠降低用戶的認知負荷,還可以提升用戶完成任務效率和質量。因此,有必要對人機界面的直感交互展開深入的研究,提升操作人員的使用滿意度和任務績效。

直感交互設計研究是涉及人因工程學、心理學、神經(jīng)生理學的多學科交叉研究,當前研究人員對于直感交互設計所做的工作仍然處于探究階段。Blackler、Hurtienne 等研究團隊圍繞直感交互理論、直感交互模型和工具、產(chǎn)品直感化設計等方面做了大量的研究工作[3-7],從目前研究人員對于直感交互的定義來看,它所主張的人機界面設計理念和技術優(yōu)勢表明了未來人機交互的發(fā)展趨勢。Blacker等[3]主要讓參與者使用真實或原型產(chǎn)品和界面完成實際任務,通過收集參與者數(shù)據(jù)以及其他相關技術了解實驗界面的特性,并開發(fā)了一個基于文獻啟發(fā)式算法支持的編碼方案,該方案能夠區(qū)分直覺加工和其他加工,開發(fā)并使用TF來衡量過去的經(jīng)驗與相關的界面特征,Blacker還設計了一組實驗,讓參與者對未使用過的照相機進行若干操作,來確定過去相關產(chǎn)品的特性經(jīng)驗是否提高了人們使用這些特性的效率。Hurtienne研究團隊[5]提出了一種包括意象圖式和意象圖式的隱喻方法,該方法能夠挖掘用戶對某一領域的潛意識思維模式,在設計項目中使用意象圖式方法可以潛在地解決包容性設計、直覺性使用和創(chuàng)新性之間的矛盾。在增強直感交互方面,Lffler等[8]研究發(fā)現(xiàn),設計多個感官通道可以加強直感交互的介入,顏色和觸覺屬性的不同將直接影響直感交互的效率。人們進行直感交互的過程就是人對產(chǎn)品或系統(tǒng)的直覺化使用,憑借對以往的經(jīng)驗及知識,用戶快速無意識的與其進行交互,雖然Blackler等研究學者通過不同的實驗對直感界面和直感使用機理進行研究了解,但對直感交互的了解仍然處在初級階段,并未對直感交互界面的設計提出系統(tǒng)理論方法。因此,本文中研究框架如圖1所示,首先對直感使用的相關研究進行探討,分析直感交互的認知原理及生理學機理,然后對直感交互設計的原則和方法以及評價的方法進行了歸納和梳理,最后指出人機界面直感交互設計的優(yōu)勢和目前所面臨的難題,進一步明確了直感交互界面與普適計算等目前尚處研究而非開發(fā)階段的新概念有著直接聯(lián)系,是未來的發(fā)展研究方向。

圖1 研究框架

1 直感使用

1.1 直感使用的定義

“直覺使用”一詞已廣泛用于各種產(chǎn)品和系統(tǒng),但尚未得到充分的定義,獲到科學依據(jù)的支撐。通過查閱人機交互、認知心理學、可用性與交互設計等領域文獻得出結論,直覺是一個利用知識獲得先前經(jīng)驗的認知過程,產(chǎn)品的直感使用通常需要用戶使用在其他領域的先前經(jīng)驗及獲取到的知識。因此,人們能夠直感使用的往往是那些他們以前遇到過具有相同特性的產(chǎn)品。而在進行直感使用的過程中,直感交互是快速的,通常是無意識的,人們可能無法解釋他們是如何在直感交互中做出決定的[4,9]。Malewska等[10]也認為直覺就是一種內(nèi)在的信念,即某件事是正確的,沒有事先考慮和反思。通過對產(chǎn)品使用時人的初步觀察發(fā)現(xiàn),產(chǎn)品的特性定位、外觀特征及其功能特點能夠作為其直感使用的3個因素。

1.2 用戶界面的直感使用

交互設計專業(yè)人員往往能夠理解什么是“直感交互”,但很少有人真正地去給它進行定義[9,11]。在交互設計的背景下,Blackler的直覺交互連續(xù)集提出了支持產(chǎn)品設計直覺使用的方法,德國的用戶界面直覺使用(intuitive use of user interface,IUUI)研究小組提出了“在直覺交互中知識的連續(xù)體”,以及基于其認知編碼和檢索頻率在直覺交互中獲取的經(jīng)驗知識類型,Blackler[9]和Hurtienne[12]共同認為,用戶對產(chǎn)品界面的直感使用涉及到其對使用產(chǎn)品先驗知識的無意識使用。

換句話說,用戶由于之前遇到過類似產(chǎn)品或相關經(jīng)驗,對某個產(chǎn)品的不同特性和功能是熟悉的,人們憑直覺使用的產(chǎn)品是那些具有曾使用過特性的產(chǎn)品[13]。直感地使用一個界面可以通過以下特征來識別:它是快速和毫不費力的,它通常是無意識且不涉及有意識的推理[9]。德國在用戶界面直感使用領域的研究小組根據(jù)對可用性設計標準的文獻查閱[14]以及對用戶、可用性專家和用戶界面設計從業(yè)人員的一系列訪談和研討,對直感使用進行了定義:如果用戶對先驗知識的無意識應用產(chǎn)生有效的交互,就可以認為該用戶進行了直感使用[15]。

在當前各行業(yè)領域中,人們大多需要在復雜、極端的環(huán)境中采取行動或做出決策,因此,直感交互被應用于各領域中[15]。另外,在過去的數(shù)十年里,在不同地區(qū)使用不同產(chǎn)品、界面和實驗設計的研究人員都發(fā)現(xiàn),先前經(jīng)驗確實是直感使用的主要貢獻者[16-18],直感使用與熟悉度或先前的經(jīng)驗密切相關[11-12,17]。其他研究人員觀察參與者(特別是對于老年人)使用微波、相機和汽車等產(chǎn)品執(zhí)行任務,發(fā)現(xiàn)先前經(jīng)驗有助于快速和有效的界面交互,熟悉的功能能被更直感地使用,具有更高技術熟悉度的人完成任務的績效更高,犯更少的錯誤[19-20]。

2 直感交互原理

2.1 直感認知原理

認知行為是人們了解環(huán)境的基本方式,而環(huán)境反過來又幫助人們決定未來的行為[21]。人們通過密集的心理計算,大腦中的個人假設以及認知環(huán)境的相互作用來解決問題[22]。認知的相互作用可能不會提供任何關于問題解決方案的信息,但是它們通過揭示環(huán)境中的線索來幫助人們實現(xiàn)目標,這些線索可以幫助人們做出關于將要采取行動的決策(例如安排拼圖)。由于注意力和工作記憶的限制,在“動態(tài)”認知過程中使用物理對象、工具、經(jīng)歷和規(guī)則等要素可以減少認知負荷[23-24]。

在推理和決策過程中使用的認知類型分為分析認知和直感認知等2種[25]。分析認知涉及有意識的思考,只能自發(fā)的利用有限的工作內(nèi)存資源進行協(xié)作,能力有限并且緩慢。直感認知包括情景模式合成與記錄,不受工作記憶限制。Funahashi等[26]將直感認知直接定義為情景提示識別,這種情景提示可以從記憶中獲取答案,而Hammond及其同事[27]提出了類似于圖2的框架,融合了之前兩者的觀點,認為認知是以一種連續(xù)性的狀態(tài)存在,人在發(fā)生行為時一方面進行分析,另一方面進行直感。分析和直感是在功能上相互影響的并行系統(tǒng),有效的決策需要對認知連續(xù)性進行靈活調整,并適時在分析和直感之間進行轉換。Malewska等[10]實驗研究發(fā)現(xiàn),直覺使用與人的決策準備、風險傾向及其他決策者的人格特質具有一定的線性關系。接下來Patterson等[28]更近一步探索了直感認知對決策有效的原因,發(fā)現(xiàn)聯(lián)合具身認知和程序記憶的意義情景模式是直感認知的基礎,其將會直接導致用戶進行隱性學習。

圖2 人類推理和決策的2組認知過程

2.2 直感生理學機理

隨著研究的逐漸深入,研究人員進一步探究了導致直感交互的更深層次原因,從生理學方面找到了與直感交互相關的線索。國內(nèi)外學者大多從神經(jīng)機制和電生理機制2個方面研究了直感交互在生理學上是如何體現(xiàn)的。前面提到過,直感地使用一個界面可以通過以下特征來識別:它是快速和毫不費力的,它通常是無意識的,不涉及有意識的推理[29]。無意識的直感使用往往要歸結到大腦的神經(jīng)機制上來,當操作人員進行推理性任務和直感交互任務時,大腦皮層的活躍程度有著明顯的差別。Liu[30]在探討社會規(guī)范對個人行為或意愿的指導作用時發(fā)現(xiàn),在參與者的社會規(guī)范偏差下,FZ、FCZ、CZ、CPZ和PZ電極上誘導的平均ERPs波形發(fā)生變化,導致FRN和P300振幅增大,即人們在進行活動時,其腦電也會隨之發(fā)生變化。2009年Wen等[31]也發(fā)現(xiàn)額中回、頂下小葉和楔前葉在解決推理性任務時比解決直感性任務時更加活躍,直感決策相比于分析決策的神經(jīng)機制更為復雜[32],但直感加工相比于分析加工耗費更少的認知資源[33]?；诂F(xiàn)階段研究的直感交互的電生理機制,根據(jù)ERP中N2成分參與了分析加工對直感加工的抑制,則通過分析ERP(event-related potential)的N2成分可以確定操作人員進行的是直感加工還是分析加工[34],隨后孟亮[35]基于ERP技術提出了一種直感判斷實驗設計方案,用于分析比較直感判斷與推理判斷2種不同認知過程的神經(jīng)機制。Zeng等[36]研究發(fā)現(xiàn),分析引發(fā)的后期ERP比直覺更偏斜,而直覺誘發(fā)更偏斜的ERP在刺激發(fā)生后的早期,表明直覺在早期階段可能需要花費比分析思考更多的努力。

目前,直感交互的生理學基礎逐漸細致和準確,這對于研究人員進一步探究直感交互的生理學機理具有重要意義。但直感決策與人的生理表現(xiàn)之間的關系仍然不明確,研究人員還沒有建立生理特征與直感化交互程度之間準確的對應關系,無法將量化的生理特征應用于相關人機界面的評價和設計,具體研究仍需不斷豐富和發(fā)展。

3 直感交互設計

3.1 設計原則

Blackler等[12]假設直感交互需使用先前經(jīng)驗進行實驗,讓對相機使用有著不同熟悉度的參與者對其未使用過的一款相機完成相關操作任務,來研究人們對相似產(chǎn)品功能的經(jīng)驗是否能夠提高使用效率或直覺使用該產(chǎn)品,以及是否可以讓人對界面的認識從舊產(chǎn)品轉移到新產(chǎn)品,從而提出了與直感交互設計相關的熟悉、轉移、一致性的3項原則。這3項原則可以指導設計師進行直感交互的設計,但只是在宏觀上進行設計指導,對于這些原則如何應用到實際的設計過程中并沒有詳細的闡述。Mohs等[37]加深了對于直感交互設計的研究,進一步豐富了相關的設計原則,對任務的合適性、兼容性、一致性、完形法則、反饋和感知可供性等進行要求,為用戶界面設計提供了設計規(guī)則、設計靈感和早期評價。Desai[38]通過數(shù)碼攝像機觀察數(shù)名不同年齡段兒童玩混合現(xiàn)實游戲,捕獲其游戲期間的互動行為和面部表情,使用Noldus Observer XT 12對游戲的音頻視頻錄制進行編碼,以分析與游戲系統(tǒng)的交互。從Observer導出編碼數(shù)據(jù),然后使用 SPSS 統(tǒng)計工具進行定量分析,生成適用于建立因果關系的可靠、可概括的結果,研究出混合現(xiàn)實系統(tǒng)中的直感交互設計準則,并從物理可供性、感知可供性、交互維度、交互空間大小等方面做出了闡述。

總的來說,以上提出的原則偏于宏觀指導,對于諸如界面要素、屬性特征等細節(jié)方面的直感交互設計原則以及動態(tài)界面的直感交互設計原則,需要研究人員進一步細化和補充豐富。

3.2 設計方法

3.2.1直感交互連續(xù)體

在提出的直感交互設計原則的基礎上,Blackler等[7,39]研究了應用于直感交互界面設計的一個直感交互連續(xù)體(如圖3所示)。隨著產(chǎn)品的更新或不熟悉程度的增加,會使設計直感使用界面變得復雜。創(chuàng)新性較高的產(chǎn)品(或還未使用習慣的新技術產(chǎn)品)可能需要應用來自其他領域或隱喻的特性,對于熟悉的技術或特性可以利用類似產(chǎn)品中熟悉的特征,甚至標準的原型和身體反射。這些關系顯示在連續(xù)體框的頂部,其他理論關系被視為與頂層關系等價。圖3演示了這些原則如何與直感交互的連續(xù)性相關聯(lián)。原則1涉及到連續(xù)體較簡單的一端,在這一端,來自同一領域的身體反映、群體刻板印象或熟悉的事物被應用。原則2涉及到將其他領域的隱喻轉移到事物中。原則3指需要在任何時候都加以考慮內(nèi)部一致性和冗余(用點劃線表示),因此它圍繞著其他原則存在。

圖3 直感交互連續(xù)體1

使用以上建議的原則和工具,應該就可以在這些級別中任意設計一個界面,使得技術熟悉程度不同的人都可以直觀地使用這些界面。例如,對于某些人來說,他們對另一個領域的隱喻或特性可能比同一領域的特性更熟悉——這取決于他們對不同領域的經(jīng)驗。因此,連續(xù)體表示產(chǎn)品或技術的復雜性或近效性,而不是使用它所需的技術熟悉程度[20]。

德國IUUI (intuitive use of user interfaces)[39]研究小組也針對直感交互提出了相似的知識連續(xù)體。他們認為先驗知識可能有不同的來源。這些先驗知識可以按照一個連續(xù)體來分類,分為先天知識、與物理世界的身體互動(感覺運動)、文化知識、專業(yè)領域的專業(yè)知識4個層次。在最后3個層次中,每個層次都可能有關于使用特殊工具和技術的專業(yè)知識,如圖4所示。

圖4 直感交互連續(xù)體2

第一個,也是最低的連續(xù)體層面,由先天知識組成——通過基因激活或在產(chǎn)前發(fā)育階段獲得的知識——通常利用的是反射或本能行為。那些將直感互動等同于先天知識的人可能會認為這是唯一有效的知識,因為它保證了普遍的適用性和無意識的過程,但研究小組的學者相信,直感的行動比先天知識含義更深。下一層是感覺運動,它由一般的知識組成,這些知識是在兒童時期就已獲得,并從那時起通過與世界的互動而不斷被使用。例如,孩子們學會區(qū)分面孔;他們學習地心引力;他們建立了速度和動畫的概念等等。下一個層次是關于個人所生活的特定文化的知識。在西方文化群體中所了解的東西并不一定等同于東方文化中人們所了解的東西(例如葬禮上人們喜歡的顏色)。最具體的知識層次是專門知識,即在一個人的職業(yè)中所需要的專業(yè)知識,如醫(yī)生、機械師或會計職員,以及愛好(如騎馬、沖浪、在線游戲)。通過感覺運動、文化知識和專業(yè)水平知識,我們也能區(qū)分關于工具的知識。在設計用戶界面時,工具知識似乎是一個重要的參考。在感覺運動層面上有原始工具,如使用棍棒來擴大一個人的觸及范圍和將石頭用作稱重。在文化知識層面上,我們發(fā)現(xiàn)人們普遍使用工具,如使用圓珠筆書寫,使用袖珍燈照明,或使用手機進行通信。最后一個階段是通過使用專業(yè)領域工具獲得的知識,例如圖像編輯工具、企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)或數(shù)控機床。即使在同一領域的專業(yè)知識(如平面設計)可能有不同的知識工具水平連續(xù)體,該連續(xù)體取決于使用的工具的種類。

知識連續(xù)體具有內(nèi)在的維度性。知識編碼和檢索的頻率從上到下依次遞增,越接近連續(xù)體的最高水平,知識專業(yè)化程度就越高,擁有該知識的潛在用戶數(shù)量就越少。但是,在知識連續(xù)體的每個層次上,人們可以根據(jù)IUUI定義分配“直感使用”——只要用戶無意識地應用它。

上面2種連續(xù)體看似是不同的,但二者有一定的重疊,圖5顯示了這2個連續(xù)集是如何相互作用的。身體反射是感覺運動的,人體刻板印象與感覺運動階段或特定的文化有關,熟悉特性的知識來自與其他產(chǎn)品和系統(tǒng)的專業(yè)知識,隱喻可以應用于從感覺運動到專業(yè)知識的整個IUUI連續(xù)集。

圖5 2個連續(xù)體的相互作用

與Blackler不同的是,IUUI將先天知識納入他們的連續(xù)體中。IUUI使用的固有例子是人的反射活動,例如驚嚇反應:對突然出現(xiàn)的意外刺激的無意識反應,包括大多數(shù)骨骼肌的彎曲和各種出于本能的反應。如果屏幕上的一個點迅速膨脹,操作者就會不由自主地退縮,類似于可能與爆炸相關的直感反應。定向反應(或反映)是使機體對環(huán)境的變化立即作出反應的反射。這個術語是由伊凡·巴甫洛夫創(chuàng)造的,他也把它稱為“這是什么?”反射。定向反應是對好奇性的反應,例如,如果計算機突然播放一段旋律,它雖然不一定會引起了驚嚇反應,但仍能成功中斷注意力的流動,人們將自己定位以找出這意味著什么。很容易看出,在用戶界面中加入這種反射反應可以提高效率并使他們更直觀的使用界面。在與IUUI團隊合作后,Blackler現(xiàn)在認為,雖然先天的反射不是基于無法直感學習的知識,但它們有助于進行直感交互。

IUUI團隊和Blackler一致的觀點是,2個連續(xù)集上更簡單的級別將適用于更多的人,并在很多可能的地方應用它們,而使用熟悉的特性或專業(yè)知識的界面并非普遍適用,這就是為什么它們被放在Blackler等人設計的工具螺旋頂端的原因,如圖6所示。然而,隱喻允許人們將日常生活中的經(jīng)驗應用于相當復雜的特性和功能,使它能夠在所有層次上運作,允許更多的人不用考慮他們對技術的熟悉度,去直觀地使用復雜界面。

3.2.2螺旋概念設計工具

螺旋工具是研究人員提出的用于實現(xiàn)直感交互的一種概念工具(見圖6),即充當一個橋梁,將用戶當下知識和目標知識連接起來[39]。概念工具的設計給設計師提供了進行直感交互應用的方法。當設計師進行直感交互界面的設計時,可以進入螺旋在適當?shù)狞c,并在必要時離開它。當沿著螺旋向下工作時,可以將熟悉的特性應用到設計中的最早時機。對于一個簡單的交互界面,它可以是一個用于把手的身體反射,或者一個用于天平方向的人體特定印象。對于更復雜的界面,需要應用來自相似產(chǎn)品或領域外產(chǎn)品的熟悉功能。對于沒有經(jīng)驗常識的較新的技術,需要使用一個用戶熟悉事物的相關隱喻。螺旋應該在合適的位置退出,并重復這個過程,直到產(chǎn)品的整個形式或結構以及所有功能設計完成[7]。

測試、用戶咨詢和重新設計是設計過程的一部分,因此該螺旋是迭代的。螺旋的每個環(huán)有3層,這些層表示要素功能、外觀和位置,它們依次處理功能、外觀和位置,設計師通過螺旋來進行產(chǎn)品或系統(tǒng)的各部分設計。

圖6 螺旋概念設計工具

3.2.3基于模式的直感交互模型

Norman將模式理論形式化,在ATS (activation trigger schema)框架中應用于人機交互[40-41],如圖7所示。

圖7 Norman 模式循環(huán)

根據(jù)Norman的觀點,活動的7個階段相互之間產(chǎn)生作用。如圖7所示,用戶感知并解釋界面的當前狀態(tài),以評估它是否與目標不同或距離目標很遠。若出現(xiàn)此類情況,則意圖可以通過處理可用對象或命令來修改狀態(tài),為此,用戶指定并執(zhí)行系統(tǒng)命令的一個或多個操作(例如鼠標、手寫筆等)。模式理論假設當先前的模式被觸發(fā)時,感知、解釋、規(guī)范和執(zhí)行可以是捷徑,如果每個階段都受益于先前的模式,那么操作就是直接的、自動的(這里我們可以稱之為直感的)。相反,當沒有模式被觸發(fā)時,用戶必須分析界面內(nèi)容。在構建新的特別模式之前,這種耗費時力的機制是必要的。因此,重要的是“系統(tǒng)映像”或界面不能觸發(fā)以前的模式,至少支持構造或歸納新的模式。

ATS將Blackler和IUUI研究小組提出的直感交互過程匹配起來,用先驗知識對設計層或維度的兼容性進行了建模。此外,該框架還涉及了診斷可視性[42]、人為錯誤[43]、可用性[44-46]等內(nèi)容。然而,這些功能的實現(xiàn)對于直感交互模式理論的完善幫助很小。

3.2.4可供選擇的直感交互框架

Diefenbach等[47]提出了一個新的、可供選擇的直感交互框架,該框架由直感的4個部分組成,即可表達性(直感使用編碼的常用標準之一)[48]、易操作性、先前經(jīng)驗以及限制產(chǎn)品和用戶的因素。雖然模型的組成不同,但這些直感使用潛在的性質并沒有與早期工作中提出的觀點不兼容,相反,它們允許用戶有一個更主觀的觀點。

Diefenbach和Ullrich通過一項大型調查對模型的4個組成部分及其限制因素之一(即域轉移距離)進行了測試。該調查向受訪者介紹了各種情況,域傳輸距離關系到一個新的界面特征和用戶與該特征相關的知識邊緣所在域的距離。他們發(fā)現(xiàn),模型的4個組成部分有很高的一致性,且參與者判斷具有較高傳輸距離的情境更合適直感交互的表示。換句話說,因為直感交互的主觀體驗比言語更典型,參與者感受到的神奇體驗是高遷移交互的主觀體驗,這是在先前研究中通常被編碼為直感的客觀體驗類型。這表明在連續(xù)體中,先驗知識所處的位置會影響主觀經(jīng)驗和身體自解釋性(感覺運動),甚至人的思維定式(文化)。若使用恰當?shù)碾[喻,便會提供一個潛在的路線來增加域轉移距離,設計出更主觀的神奇體驗。

3.3 評估方法

Asikhia等[49]研究了一種測試界面直感性的框架,通過將產(chǎn)品設計者和用戶使用的各種意象圖示進行比較,從而量化直感交互。這是一種結構化的可用性測試方法,支持對直感交互的定量和定性評估。Reinhardt等[50]結合回顧性訪談對節(jié)奏偏差峰值的分析可以為直觀交互問題提供有效的標記,提出一種基于節(jié)奏敲擊作為次要任務的直感交互的新評估方法,通過比較有和沒有增加腦力工作量的可用性測試結果,可以計算出直觀交互的近似基準。?ukas等[51]證明了利用機械因果關系原理,物質環(huán)境形狀的直觀交流可以普遍協(xié)調,形狀調節(jié)、建模和實驗技術的既定方法能夠創(chuàng)建概念模型,確定直感交互效果。Reinhardt等[52]在評估在相對復雜的交互系統(tǒng)中潛意識應用先驗知識的概率時,引入一套改進的啟發(fā)式方法,其研究發(fā)現(xiàn)與直觀使用相關的測量顯示出相似且可接受的相關性,表明應用CHAI方法得出的直觀交互比例顯示出良好的收斂有效性。Fischer等[53]利用區(qū)分先驗知識轉移和新圖式歸納的基礎心理學實驗,研究了一種評估直感使用的方法,與Blackler等[54]的觀察分析相比,這種方法不需要主觀評分或編碼,從數(shù)據(jù)收集到分析也是定量的,該方法通過記錄平均閱讀、歸納組的探索次數(shù)和計算效應大小進行評價,但當界面比較復雜并且包含許多狀態(tài)和功能時,該方法會顯得非常繁瑣,很難促進現(xiàn)階段復雜人機界面研究的發(fā)展。

4 直感交互優(yōu)勢及面臨難題

4.1 直感交互優(yōu)勢

4.1.1降低用戶的認知負荷

直感交互理念是以用戶為中心,讓產(chǎn)品適應人,將人的直觀感受作為信息輸入,符合人的認知心理模型。用戶在進行傳統(tǒng)的人機交互時(見圖8),必須在大腦中搜索相關的知識,利用大腦的認知資源對所處的情況進行判斷,進而做出決策。而用戶在與產(chǎn)品進行直感交互的過程中,如圖9所示,在很大程度上是依靠直感認知進行決策行為的,占用很少的認知資源[55],同時可以降低用戶的認知負荷。

4.1.2較高的效率和準確度

將操作人員熟悉的應用場景結合到人機界面的設計中來[55],可以簡化操作人員的認知過程。傳統(tǒng)界面的認知過程如圖8所示,而直感化人機界面的交互如圖9所示。操作人員根據(jù)頭腦中已存在的意向圖式,快速匹配到解決問題的辦法,減少發(fā)生錯誤的概率,提高反應時間,增加準確度[29,56]。

圖8 傳統(tǒng)人機界面交互過程

圖9 直感交互人機界面交互過程

4.1.3學習成本低

當操作人員與界面進行交互時,很大程度上需要借助之前使用過的類似產(chǎn)品的經(jīng)驗,之前的經(jīng)驗與當下的操作的符合程度越高,操作人員的學習成本就越低。設計人員將日常生活中被人們熟知的隱喻應用到界面設計中[12],幫助操作者完全依靠自身的經(jīng)驗進行交互操作,不需要在使用界面之前進行專門的學習或咨詢。

4.1.4交互體驗感好

研究人員應用諸如手勢識別、聲音識別和物理識別等技術,實現(xiàn)人機之間的直感交互,充分地讓用戶融入人機交互的過程中,提高用戶的參與度,讓其體驗到掌控整個過程的樂趣[57]。

4.2 直感交互面臨難題

4.2.1設計理論指導方法不詳細

當前,不管是blackler等人研究的直感交互連續(xù)體,IUUI研究團隊的知識連續(xù)體,還是螺旋概念設計工具等設計發(fā)方法,都已在宏觀角度指明直感交互該如何去設計,但并沒有在各個細節(jié)方面有明確的指導。然而研究表明,影響人與界面進行直感交互最重要的因素是先驗經(jīng)驗所帶來的熟悉度。但是當直感交互應用在過于創(chuàng)新或過于熟悉的內(nèi)容時,設計技術是無效的。當內(nèi)容過于創(chuàng)新時,人們?nèi)狈ξ詹㈥U述它所需的最起碼的知識,在這種情況下指導設計是不起作用的,這意味著它不能支持知識建設[58]。Hurtienne等[5]在解決圍繞直感、包容性和創(chuàng)新產(chǎn)品明顯的矛盾時,指出應用熟悉的特性可能導致界面過于枯燥的問題,也會出現(xiàn)無效設計風險。因此,目前對直感交互設計理論方法的深入研究仍然十分迫切。

4.2.2作用機理研究不成熟

研究人員對于直感交互所做的工作仍然處于探究階段,直感交互對于大多數(shù)學者而言是一個比較新穎的概念[3]?，F(xiàn)階段,在研究人機系統(tǒng)中的直感交互過程中,關于直感交互機理的研究多集中在直感的加工機制、腦成像實驗等方面,雖然有概念性的研究工具產(chǎn)生[59],但是仍然缺少強有力的手段將直感交互的作用機理完全呈現(xiàn)出來。研究結果表明,直感交互與人的直感物理推理的功能神經(jīng)有關[30]。盡管身體暗示在日常生活中占據(jù)著中心地位,但人們對用來解釋場景物理結構和預測物理事件的大腦機制知之甚少。這將是研究直感交互過程中的一個重大挑戰(zhàn)。

4.2.3缺少高效評估方法

現(xiàn)階段國內(nèi)外針對直感交互的研究還處于起步階段,隨著研究的深入,關于如何評價界面或者交互方式的直感程度的問題日益凸顯,完善直感交互的評價手段已經(jīng)成為一項必不可少的工作。有效的直感交互評價方法有助于直感交互技術的推廣和使用,對于推動人工智能技術和信息領域的發(fā)展具有重大意義。關于直感界面和交互行為的衡量和評價,目前的方法大多是基于訪談、實驗、問卷調查和行為分析,這些方法不僅非常繁瑣耗時,而且結論的主觀成分居多[60],缺乏高效、全面的評價方法,并且關于直感評價指標的研究又涉及到直感作用機理的問題,指標有效性仍然難以驗證。

總之,在目前研究階段,直感交互面臨著設計設計理論不夠詳細,且其機理研究仍不夠成熟,缺少高效的評估方法等難題,但它的優(yōu)勢不可忽略。國內(nèi)外的學者從生活中最常見的手機界面、微波爐界面和web網(wǎng)頁界面出發(fā),以探求和應用直感交互原理為目的,著重從直感交互的產(chǎn)生條件、表現(xiàn)的生理學特征以及如何將直感交互理念應用到界面設計當中等方面對直感交互進行研究。在直感使用過程中,人們往往需要使用既往經(jīng)驗和先驗知識,且其過程是快速輕松無意識的,分析認知和直感認知作為人的2種認知類型在功能上相互影響,在進行決策時靈活調整,適時在分析和直感之間進行轉換,為人們選擇最優(yōu)決策。在生理學角度上,直感決策比分析決策神經(jīng)機制更為復雜,直感加工比分析加工耗費更少的認知資源。直感交互相比于傳統(tǒng)交互方式,具有認知負荷低、學習成本低的優(yōu)勢、體驗感好等優(yōu)點。

由于目前人們面臨的設備界面的復雜化、智能化等趨勢,人機界面設計可從傳統(tǒng)的固定式設計向以人為中心的直感交互設計方面發(fā)展,以應對高時間和信息壓力下的人機交互,從而進一步推動人機界面的豐富和發(fā)展。實體用戶界面、普適計算等目前尚處研究而非開發(fā)階段的新概念越來越多,因此,隨著智能化設備的更新?lián)Q代,對于直感交互的研究也要持續(xù)跟進,與其有著直接聯(lián)系的直感交互界面是未來主要的發(fā)展研究方向。

5 結論

直感交互涉及到很多學科領域,將它應用到人機界面中已經(jīng)成為許多研究學者的目標。本文中主要從直感交互的含義、交互原理、設計方法、評估方法、優(yōu)勢以及面臨的難題等幾個方面對直感交互人機界面的研究發(fā)展進行了歸納和總結。直感交互人機界面研究人員在理論層面已經(jīng)開展了大量工作,盡管如此,對直感交互人機界面的研究依然面臨巨大的挑戰(zhàn)。一方面,各研究學者提出的不同直感交互設計準則都偏向于宏觀指導,在具體細節(jié)上的直感交互原則仍需進一步研究。另一方面,對直感交互的作用機理研究還不成熟,并且缺少高效評估方法,需要研究人員未來進一步進行研究。