人機交互軟件界面設(shè)計的重要性

朱若榕

引言

對普通人來說，“人機交互”這個詞可能有些陌生，但其實離人們的生活很近，人們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C、電腦等設(shè)備都在進行人機交互，每一次交互都離不開人機界面（Human Machine Interface，簡稱HMI）。人機界面也被稱為用戶界面或用戶接口，它既是傳輸和交換信息的媒介，也是人與計算機之間的對話界面，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。通俗來說，人機界面可以實現(xiàn)人與計算機的交流溝通，這種溝通是雙向的，也是有效的，一個動態(tài)的、多樣化的、通俗易懂的界面能使交互的效率大大提升。手機和電腦的液晶屏常常被當作人機界面，人們每一次點擊屏幕或鼠標，都是系統(tǒng)和用戶之間在進行交互和信息交換，系統(tǒng)完成指令并給出反饋，人們接收這些反饋并給出下一步指令或結(jié)束整個操作，這是現(xiàn)在主流的人機交互過程，常參與人機交互的設(shè)備大都有著整潔美觀的人機界面和可信賴的操作系統(tǒng)。 人機界面的意義

作為人機系統(tǒng)的重要組成部分，人機界面是系統(tǒng)設(shè)計活動的關(guān)鍵。人機界面設(shè)計是為了在人機交互的過程中實現(xiàn)人機之間的相互交流，建立起用戶和機器之間的互通平臺，通過人機界面實現(xiàn)對計算機的精準操作，從而實現(xiàn)人與計算機的完美配合。因此，界面設(shè)計的關(guān)鍵在于如何構(gòu)建一個完美的、和諧的界面[ 1 ]，只有這樣才能最大限度地方便人們操作，并提高用戶對計算機的感知和操作能力。對用戶來說，界面是由顯示器和控制器組成的。以智能手機為例，手機的顯示屏就是人機界面的主體部分，而按鍵和觸摸屏就是人們的控制器，人們在控制區(qū)域輸入想要查找的信息，手機通過顯示屏將信息反饋給用戶。

當前，用戶普遍需要更為高效和易操作的界面，界面開發(fā)者也意識到了界面設(shè)計的重要性[ 2 ]。隨著信息技術(shù)和電信行業(yè)的發(fā)展，行業(yè)中超過50%的項目設(shè)計和編程工作是針對用戶界面的。人機交互界面的設(shè)計對電子產(chǎn)品在市場上的受歡迎程度，以及計算機的安全性、實用性和用戶使用時的愉悅性至關(guān)重要?！芭c時俱進，開拓創(chuàng)新”一直是科技公司的生存法則，只有不停地對界面進行優(yōu)化，提升人機交互系統(tǒng)的流暢度，科技公司才能在市場中站穩(wěn)腳跟。

人機界面的演變

隨著科技的不斷進步與發(fā)展，僅對手機、電腦等電子產(chǎn)品的外觀進行設(shè)計和改進已經(jīng)無法完全滿足使用者的需求，人們越來越注重操作系統(tǒng)的美觀性、便捷性以及易操作性，人機界面設(shè)計成為電子產(chǎn)品的加分項之一。人機界面設(shè)計是否科學(xué)合理對于電子產(chǎn)品而言至關(guān)重要，決定了電子產(chǎn)品在市場的受歡迎程度。因為對于普通用戶來說，他們評價一個電子產(chǎn)品的好壞，并不看設(shè)計語言和程序有多么復(fù)雜，而是關(guān)注電子產(chǎn)品的界面是否簡單明了、易于操作。

微軟公司是一家跨國電腦科技公司，它由比爾·蓋茨與保羅·艾倫創(chuàng)辦于1975年4月4日，總部位于美國華盛頓州雷德蒙德市，其研究出的Windows計算機操作系統(tǒng)家喻戶曉，但早期的Windows系統(tǒng)的設(shè)計并不像現(xiàn)在這樣美觀整潔。早期的Windows系統(tǒng)界面是由一個個有棱有角的方塊組成的，只適合了解計算機語言和編程的人操作。而現(xiàn)在的Windows系統(tǒng)更適合普通人操作，甚至連兒童都能掌握其操作方法。Windows的界面設(shè)計越來越大眾化，越來越符合當代人的審美，從晦澀的計算機指令到處處都有的提示和幫助，從二進制的一個個數(shù)字程序到流暢的UI，人機交互也隨著人機界面的優(yōu)化進行了一次又一次的變革[ 3 ]。UI的全稱是User Interface，即用戶界面。UI的設(shè)計包含很多方面的內(nèi)容，隨著應(yīng)用軟件的普及，人們對軟件的使用體驗也提出了越來越高的要求，不僅要求軟件實用性強、功能多，還要求UI設(shè)計簡潔，從而提升體驗感。正所謂“人靠衣服馬靠鞍”，如果界面不能做到整潔美觀，將很難得到用戶的青睞。

人機界面能在人與計算機之間完成信息傳遞，是人類和計算機進行互動的一種方式。一個成功的人機界面設(shè)計可以使人與計算機的溝通更加有效，更加容易[ 4 ]。一個科學(xué)合理的人機界面應(yīng)該滿足不同類型用戶的不同需求，因此，界面設(shè)計的可用性研究已經(jīng)成為一個熱門話題，不重視界面設(shè)計的科技企業(yè)難逃被淘汰的命運。

人機界面設(shè)計未來的發(fā)展及走向

人機界面設(shè)計對人機交互來說至關(guān)重要。未來，人機界面將向著提升用戶操作性和體驗感的方向發(fā)展，但交互問題仍然是困擾人機交互領(lǐng)域繼續(xù)發(fā)展的最大問題。例如如今風(fēng)頭正盛的汽車自動駕駛技術(shù)，汽車合法合規(guī)地在馬路上自動駕駛需要哪些技術(shù)的支持？這些技術(shù)又將發(fā)展到什么程度？普通用戶并不需要完全理解這些問題，他們只需在汽車的操作屏幕上點擊開啟自動駕駛按鍵，汽車的計算機程序就會發(fā)出指令，開始自動駕駛。目前，自動駕駛已經(jīng)成為汽車的常見功能，或許在未來，汽車將不再設(shè)計方向盤，只需要一塊屏幕、一個界面、幾個選項，就可以完成駕駛，人們只需在屏幕上輸入目的地，汽車就會自動駕駛到指定地點。在未來，人們只需在簡潔的界面上點擊幾個按鍵，操作幾個選項，就能完成超乎想象的事情。

用戶與計算機之間的有效交互有利于人機交互技術(shù)更上一層樓，為以后研究人工智能或其他技術(shù)提供了幫助，所以，良好的界面設(shè)計是打開人與計算機交際大門的鑰匙。隨著科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)在的人機交互不再局限于屏幕和觸控板，人們也可以通過非接觸的方法，例如語音、手勢、頭部和身體運動、面部表情、眼神變化等進行人機交互，這些方式顯著提高了人機交互的效率，不僅為技術(shù)人員提供了便利，也為身體狀況較差的老人甚至殘障人士提供了科技支持。

我國多家學(xué)術(shù)研究機構(gòu)和大學(xué)已經(jīng)開始將研究重心轉(zhuǎn)移到設(shè)計和開發(fā)新的人機交互界面上。如今，界面設(shè)計與許多重要領(lǐng)域息息相關(guān)，例如電信系統(tǒng)、軍事、教育和醫(yī)療系統(tǒng)等。界面設(shè)計的好壞不僅是計算機專家們需要考慮的問題，更上升到了國家的高度。2017年，國務(wù)院印發(fā)的《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃的通知》中指出，人工智能成為國際競爭的新焦點、經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，并提到了人機交互的重要內(nèi)容，包括使用手勢和語音控制計算機和機器人系統(tǒng)的新方法、新的神經(jīng)認知技術(shù)、腦機接口的方法和軟件以及增強現(xiàn)實技術(shù)（AR）[ 5 ]。筆者認為，高新技術(shù)的發(fā)展不僅為人機交互行業(yè)的快速發(fā)展提供了技術(shù)支持，也使界面設(shè)計者面臨著新的挑戰(zhàn)。

人機交互雖然已有幾十年的發(fā)展歷史，但有關(guān)方面的探索并未結(jié)束，新的技術(shù)和人機交互系統(tǒng)仍在不斷出現(xiàn)，在過去的幾年中，該領(lǐng)域得到了迅猛的發(fā)展[ 6 ]。總體來看，人們對人機交互系統(tǒng)的關(guān)注點逐漸從連接性、穩(wěn)定性和實用性轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩趔w驗感。隨著人們需求的改變，越來越多的應(yīng)用程序應(yīng)運而生，這不僅促進了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，也推動了全球化進程，世界正在發(fā)生一場重大的變革。

人機界面設(shè)計的原則

作為人機系統(tǒng)的使用者，人類在人機系統(tǒng)發(fā)展中扮演著至關(guān)重要的角色。人機界面的設(shè)計框架在很大程度上受到用戶需求的影響[ 7 ]。因此，在系統(tǒng)開發(fā)的初始階段，開發(fā)者應(yīng)該對用戶的需求進行調(diào)研，從而確定系統(tǒng)設(shè)計方案。例如，有的用戶追求界面的簡潔，以快速找到自己需要的程序；有的用戶則追求界面功能的全面，以全方位地滿足自己的需求。因此，設(shè)計者在進行設(shè)計時，需要“對癥下藥”，掌握潛在用戶的內(nèi)心想法，了解他們的使用目的，根據(jù)用戶的使用習(xí)慣及需求展開工作，保證人機界面設(shè)計的科學(xué)性。

以汽車駕駛為例，目前，很多汽車上都安裝了抬頭顯示器（又稱平視顯示器），簡稱HUD，它的作用是把時速、路線等重要的行車信息投影到前擋風(fēng)玻璃上，讓駕駛員在不低頭、不轉(zhuǎn)頭的情況下就能看到時速、路線等重要信息。HUD顯示屏的設(shè)計既要滿足駕駛員的駕駛需求，輔助駕駛員安全駕駛，又要保證界面簡潔，信息直觀、易讀，防止駕駛員認知過載，影響安全駕駛。駕駛員在駕駛過程中需要關(guān)注前方路況、車輛的行駛情況以及與駕駛相關(guān)的人機信息交互情況。目前，大多數(shù)汽車抬頭顯示器系統(tǒng)只包含車速信息、轉(zhuǎn)向提醒、路況信息等功能。對于駕駛員來說，抬頭顯示器系統(tǒng)提供的這些信息是非常有幫助的，但其也需要時刻保持注意力高度集中。如果抬頭顯示器將整個汽車交互系統(tǒng)，包括影音娛樂系統(tǒng)都投影到擋風(fēng)玻璃上，會造成界面內(nèi)容過多，從而導(dǎo)致駕駛員分心，影響安全駕駛。因此，設(shè)計人員需要對界面進行科學(xué)嚴謹?shù)脑O(shè)計。現(xiàn)在駕駛員在駕駛安裝了抬頭顯示器的汽車時，幾乎不再需要低頭查看時速、路線等信息，這在很大程度上減少了交通事故的發(fā)生。

人機界面設(shè)計還要注重視覺效果，即需要提高界面的表現(xiàn)力，需要基于目標用戶的需求及其對圖形、文字、格式等的理解而展開設(shè)計[ 8 ]。視覺設(shè)計包括色彩的搭配、圖形和圖像的處理、字體設(shè)計、頁面布局等。界面設(shè)計的主要目的是讓用戶更為輕松便捷地使用系統(tǒng)進行人機交互。高品質(zhì)的視覺設(shè)計需要滿足以下幾點要求：

1.具有清晰整潔的界面，并允許用戶自定義界面中的內(nèi)容布局等；

2.增強計算機的記憶功能，減少用戶的短期記憶負擔(dān)；

3.提供更多默認、撤銷和重做功能；

4.提供更多的界面快捷方式；

5.圖標設(shè)計需要重視用戶的建議；

6.通過色彩的搭配來增強圖形符號的視覺刺激，以不同的顏色區(qū)分不同功能區(qū)；

7.適當使用易于理解和識別的圖片及文字來提高視覺符號的辨識度；

8.界面的整體顏色控制在五種顏色以內(nèi)，并盡量減少紅色和綠色的使用。

此外，在進行界面設(shè)計時還要注意動靜結(jié)合，靜態(tài)要素和動態(tài)要素的比例要適中，除了顏色、形狀、布局和字體等靜態(tài)要素外，還需要融入一些動態(tài)效果、視覺延遲等動態(tài)要素，通過動靜結(jié)合來增強用戶聽覺、觸覺等多感官的體驗，為用戶提供更好的使用體驗。

結(jié)語

本文介紹了人機交互技術(shù)中人機界面的概念，闡述了其重要性并探討了其對人機交互技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵影響。目前，計算機科學(xué)的某些領(lǐng)域已經(jīng)較為成熟，曾經(jīng)晦澀難懂的命令和指示符已被時代淘汰，開發(fā)更加易于操作的人機交互系統(tǒng)成為眾多科技企業(yè)發(fā)展的重點。人機界面是一座橋梁，將人類和新興科技連接起來；也是引路人，為人們打開一扇又一扇科技的大門，將人們帶入科技的世界。對于20世紀的人們來說，僅通過一部手機、一個軟件就可以和千里之外的家人見面，甚至還能向其轉(zhuǎn)賬付款，是難以想象的。但是如今，隨著技術(shù)的發(fā)展，手機、電腦等設(shè)備的出現(xiàn)將這些變成了可能，人們只需打開微信視頻就可以和遠方的親人見面聊天，只需一部手機就可以完成支付，而這一切都與人機界面的設(shè)計密不可分。人機界面將復(fù)雜的系統(tǒng)簡單化，運用科技的力量實現(xiàn)了萬物互聯(lián)，為人們的生活帶來了便利。

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（作者單位：沈陽航空航天大學(xué)）