人机交互的过去、现在和未来
常州市第一中学 林厚从
概念
人机交互技术(Human-Computer Interaction Techniques)，是指通过计算机输入、输出设备，以 有效的方式实现人与计算机对话的技术。 它包括机器通过输出或显示设备给人提供大量 有关信息及提示请示等；人通过输入设备给机器输 入有关信息及提示请示等；人与机器之间的对话互 动等。 人机交互技术是计算机用户 界面设计中的重要内容之一。它 与认知学、人机工程学、心理学 等学科领域有密切的联系。
发展
人机交互技术的发展历史，是从人适应计算机 到计算机不断地适应人的发展史。目前，大概分为 以下几个发展阶段： 1、早期的手工作业阶段，如卡片纸带； 2、作业控制语言及交互命令语言阶段，如DOS命令； 3、图形用户界面（GUI）阶段； 4、网络用户界面的出现； 5、多媒体智能人机交互阶段； 6、意念控制阶段；
键盘
键盘
键盘伴随着作业控制语言（命令），如：dir/format/copy…
鼠标
鼠标伴随着图形化操作系统（GUI）的发展
输入笔
需求促进技术的发展，技术又带来新的应用
输入笔（手写输入）
手写输入指的是手机 通过内置的触控笔在手 机屏幕上手写，手机通 过内部的识别系统把手 写的各种字体转换为手 机可识别的标准字体显 示在手机屏幕上，这样 就大大的提高了输入的 速度。
联合创始人杨沐、印奇、唐文斌（从左至右）
印奇：清华姚期智实验班本科，从 本科开始在MSRA（微软亚洲研究院） 实习加全职工作共四年时间，研发 了微软当时核心的人脸识别系统， 被广泛应用在X-box和Bing等微软产 品中。后赴美国哥伦比亚大学攻读 3D相机方向博士学位，师从 computational camera的行业泰斗， 学习两年后phd quit回国正式创业。 有多项国际专利和顶级论文发表。
脑机交互
浙医二院、浙大研究院脑机接口研究有重大进展。
脑机交互
到目前为止，脑机交互技术主要应用于医疗领域。比 如，对于瘫痪病人来说，脑机交互技术可以先读取脑信号， 并将信号编译为程序，进而由机械假肢之类的外部设备执 行并完成动作，达到辅助瘫痪病人的目的。换句话说，病 人只用思维和意念就可以控制电子假肢。
意念控制（脑控）
意念控制（脑控）
2012年浙江大学学生樊钰、史浩等人研发的意念控制系统获得 全国大学生虚拟仪器大赛三等奖，可以通过眨眼选择系统功能， 集中注意力执行系统功能，实现意念控制机械手、音视频播发、 互联网信息发送、轮椅模型和玩游戏等。 2013年11月浙江大学学生樊钰、史浩等人研发的基于Wifi通信 的意念控制视频车，其设计中可以通过注意力控制赛车的速度。
“霍金”方式
刷脸支付
把脸凑近手机，“滴”一声， 就付完钱了……日前，阿里集 团董事局主席马云在德国汉诺 威通信和信息技术博览会上， 向德国总理默克尔与中国副总 理马凯，演示了蚂蚁金服的 Smile to Pay扫脸技术。这项最 新的支付认证技术由蚂蚁金服 与Face++合作研发，可以在购 物后的支付认证阶段通过扫脸 取代传统密码。为了证明刷脸 支付有效，马云还特地为嘉宾 从淘宝上网购了1948年的德国 汉诺威纪念邮票。
唐文斌：清华姚期智实验班 本科，初中（绍兴一中）开 始参加OI，先后多次获得acm、 codejam等各类编程比赛冠军。 曾经担任国家信息学竞赛总 教练7年之久，负责从高中选 拔天才儿童参加国际信息编 程奥林匹克比赛（IOI）。清 华研究生阶段，专注社交挖 掘和图像检索，曾获ECML best student paper runner-up 和google topcoder target。
杨沐：清华姚期智实验班本科，曾获国际信息学奥林匹克竞 赛（IOI2007）பைடு நூலகம்牌（福州三中）。曾参与多个开源项目，是 一个“码力”超强的NB架构师。现在在领导团队进行整个大 规模并行系统的搭建。
未来
脑机交互 意念控制
脑机交互
“意念”操控，是利用人类的脑波操控。通俗地讲，人类在 进行各项生理活动时都在放电。心脏跳动时会产生1～2毫伏的 电压，眼睛开闭会产生5～6毫伏的电压，而思考问题时大脑会 产生0.2～1毫伏的电压。如果用科学仪器测量大脑的电位活动， 那么在荧幕上就会显示出波浪一样的图形，这就是“脑波”。 脑机交互（Brain-Computer Interface，简称BCI），是指在人 脑与计算机等外部设备之间建立直接的连接通路。通过对于脑 电信息的分析解读，将其进一步转化为相应的动作，这就是用 “意念”操控物体的基本原理。 脑机交互可以指通过大脑思维对其他设备进行控制，也可以 反过来，对人脑进行控制。
条形码二维码
二维条码/二维码（2-dimensional bar code）是用某种特定的几何图形按一 定规律在平面（二维方向上）分布的 黑白相间的图形记录数据符号信息的； 在代码编制上巧妙地利用构成计算机 内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概 念，使用若干个与二进制相对应的几 何形体来表示文字数值信息，通过图 象输入设备或光电扫描设备自动识读 以实现信息自动处理。
穿孔纸带
纸带分8单位和5单位纸带，就 是一排有8个孔的是8单位，5个 是5单位，这就是8单位。前面 大批空白是引导带。 纸带输入机有光电式和电容式 两种。一般每秒可以读1000行。 RDG-1光电纸带输入机是5-8单 位两用纸带输入机，或称纸带 阅读机，除适用计算机输入外， 还可用于各种控制系统，机床程序控制。 制造厂：沈阳计算机外部设备厂 当年出厂价：1900元
扫描仪
扫描仪是利用光电技术和数字处理技术，以扫描方式将图形 或图像信息转换为数字信号的装置。 扫描仪可分为滚筒式扫描仪、平面扫描仪，近几年有了笔式 扫描仪、便携式扫描仪、馈纸式扫描仪、胶片扫描仪、底片扫 描仪和名片扫描仪等。 三维激光扫描技术又被称为实景复制技术，是测绘领域继 GPS技术之后的一次技术革命。
还有？
• 请大家补充
现在
触摸技术：一切都可以作为信息显示和触摸识别反馈的载体。 语音交互：智能语音交互是基于语音输入的新一代交互模式， 通过说话就可以得到反馈结果。典型的应用如iPhone 4S后 推出的SIRI。 体感交互（肢体控制）：直接使用肢体动作与机器互动，而 无需使用任何控制设备。包括3D 虚拟现实、空间鼠标、游 戏手柄等，典型的应用如微软Xbox游戏机中的游戏。
意念控制（脑控）
意念控制（脑控）
2013年6月，美国明尼苏达大学的华人科学家贺斌教授带领的 研究团队展示了他的意念控制研究成果。与以往需要在大脑中 植入电极的意念控制技术不同。贺斌教授最新的意念控制技术 完全是无创的，无需进行大脑植入操作。使用者只需戴上一个 帽子，通过帽子上的电极即可记录下使用者的脑电波。电脑对 这些数据进行处理后将之转化为另一种电子信号，通过Wifi传 递至飞行器的接收器，从而控制飞行器的飞行动作。贺斌教授 团队展示了如何利用自己的意念操控一架模型直升机在空中飞 行、俯冲、上升，甚至可以毫无困难地穿越以气球做成的环形 形障碍物。
光电阅读器
光电阅读机（考试阅卷机）是利 用光电转换原理将规定格式的住处卡 上的光学信息符号转换成计算机能处 理的电信号的装置。信息卡通常是张 纸制卡片，纸上一些确定位置印有涂 写信息的矩形或圆形标志区，用铅笔 等对一些标志涂黑以后，光电转换部 件便能通过卡片的反光或投射能力识 别这些信息，并将其转换为电信号。
条形码
条形码(barcode)是将宽度不等的多个黑 条和空白，按照一定的编码规则排列，用以 表达一组信息的图形标识符。常见的条形码 是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白 条（简称空）排成的平行线图案。条形码可 以标出物品的生产国、制造厂家、商品名称、 生产日期、图书分类号、邮件起止地点、类 别、日期等许多信息，因而在商品流通、图 书管理、邮政管理、银行系统等许多领域都 得到广泛的应用。
意念控制（脑控）
看过电影《阿凡达》的人一定不会忘记影片中这样一个桥段： 在潘多拉星上，下身瘫痪的的前海军战士杰克· 萨利躺在密封 舱中，通过头上戴着的复杂设备，利用意念操控人造的混血 阿凡达。 当然，潘多拉星和阿凡达只是导演卡梅隆的虚构， 利用意念操控阿凡达自然也不可能发生。但是你或许不知道， 利用“意念”操控物体已经不再是人类的空想。
过去
穿孔卡片——>穿孔纸带——>键盘——>鼠标 ——>输入笔——>扫描输入（条形码、扫描仪、 光电阅读器等）…
穿孔卡片
穿孔卡片用于输入数据和程序，直到上世纪70年代 中期还在广泛应用。
穿孔卡片
上图是一条Fortan程序表达式Z(1) = Y + W(1)
穿孔纸带
穿孔纸带既用来输入数据，也可以用来输出数据。 每一行代表一个字符。
脑机交互
汽车就成为人类意识的外延，汽车可以与人脑直接相连。 利用脑机交互技术，可以获取到很多现在无法得到的驾驶员的 信息，而这些信息如果能够传递给汽车，那么驾驶的体验将会 得到很大的提升。比如汽车可以监控驾驶员是否昏昏欲睡，是 否注意力集中，是否处于不良情绪中等等。当汽车感知到驾驶 员的疲劳时，可以自动的发出警报，开启收音机，摇下车窗甚 至是自动停车。或者汽车感知到驾驶员处于暴怒的情绪，就会 自动的为你调整速度。或者 检测到有酒精或者毒品刺激 的类似状态，就发动不了汽 车。类似的潜在应用还有很 多，但是最重要的一点就是， 脑机交互技术能够提升驾驶 的安全性。
刷脸支付：
现在
触摸技术：公共场所的触摸屏、银行ATM柜员机、 IPAD/IPHONE上各种应用等。未来：无媒介！
触摸技术
触摸技术
语音交互
语音交互技术：从识别（听懂话，自然语言理 解），到理解话的意思，并按照要求去执行！语音交互应用：导航中的语音交互！肢体控制
肢体控制——跳 舞毯、互动游戏 机（IPAD上的打 网球模拟）
肢体控制
肢体控制
肢体控制