人機交互的重點是「機器」？CCF-ADL專家詳解人類心理如何影響人機交互的打造

沉浸感按：9 月 23 日-24 日，由中國計算機學會主辦的 ADL 學科前沿講習班《自然人機交互方法、技術與應用》邀請了國內人機交互領域的專家，從自然動作的建模和優化、觸覺交互的關鍵技術、認知行為智能計算和交互自然性的心理學理論等方面對人機交互自然性的計算原理進行剖析，涉及原理、方法、技術和應用多方面的內容。

9 月 24 日下午，中國科學院心理研究所研究院、博導、副所長孫向紅主要從心理學的角度，分析了在人機交互領域，心理學研究的必要性和作用，以及人機系統中，要以人為重點，心理負荷又會帶來給人機交互帶來哪些影響。

講師介紹

講師孫向紅

活動現場，中國科學院心理研究所研究員、博導、副所長孫向紅做了以《面向人機交互問題的心理學研究與啟示》為主題的課程分享。孫向紅目前還擔任中國心理學會理事，工程心理學專業委員會主任，中國人類工效學會副秘書長、常務理事，中國人工智慧學會理事。她長期從事工程心理學研究。研究領域集中在人心理學研究機界面設計與評價、駕駛行為、心理負荷與情境意識等。

此外，沉浸感了解到，她還獲得 2001 年度軍隊科技進步二等獎；2010 年度作為「中國軍人醫學與心理選撥系統與標準」的主要參與人獲得國家科技進步一等獎，在核心期刊和國際會議上發表論文 30 多篇。

人機交互離不開「人」

人機交互跟人分不開，不管是什麼樣的機器，最終都是由人來使用。人與工具的關係可以回溯到緣故時代，大家發明各類工具，想要提高工作效率。

從 19 世紀末到 20 世紀初，已經有人開始進行人機交互與心理學的研究，代表人物有泰勒、吉爾布雷思、閔斯特洛格。

泰勒在每個時間段，對大家使用鐵鍬時的動作進行編碼，研究什麼樣的動作讓大家工作更有效率。

吉爾布雷思發現，搬磚工人每次都要先挑揀表面較光滑的磚塊，然後抹上泥，建造房屋，這樣勞損程度很高。於是，他將整個流程優化，把工人分為兩組，一組專門挑揀磚塊，另一組專門固定磚塊，這使總體工作效率提高了 200%。

德國心理學家閔斯特洛格進行了更為系統的理論分析。

二戰前，人們要去適應機器。二戰期間，機器界面越來越複雜，例如開飛機，不是所有人都適合開發飛機，大家開始注重機器如何適應人。二戰後，勞動力進入工廠，需要找到適合人來做的機器和設備。

所以，研究人和機器、環境的相互作用及其何合理結合，使設計的機器和環境系統適合人的生理、心理等特點，從而達到在生產中提高安全、效率、健康和舒適。

人機界面從最早的勞動符合轉向界面監控，人機交互方式也從DOS命令，發展到 Windows 視窗，再到圖形界面。

左下圖為數控界面，儘管能清晰看到數字，但是無法得知數字變動的過程。什麼樣的界面更為合適也值得思考。

心理學研究的重點和作用

在人機交互領域，心理學研究的重點是人的能力與局限，以及人與產品和環境之間的相互關係，形成一套實驗資料庫與原則，用於指導好的系統設計。

強調的重點是人本身的特點（與工程相反，工程更偏重於技術的考慮），以及物品的設計如何影響人。

研究目標：

保障安全，提高效率，包括提高使用的方便程度、減少失誤和促進生產力發展；

提高人員價值，包括改善安全性、減輕疲勞和壓力、增加舒適感、增大用戶的接受程度、增加對工作的滿意程度以及提高生活質量。

其中涵蓋顯示界面和操作界面的人機交互問題。

例如，1979年美國三里島核泄漏事故中，發現了不少這樣的問題，如控制板設置不一致；重要的控制器難以夠到或許多顯示器難以看到；違背了刺激——反應兼容性原則；組織和功能混淆。駕駛座艙內的儀盤表，顯示界面上顯示的內容，是否與個體心理預期一致，是否與系統的物理反應一，等等。

人體測量學研究也是必要的，像座椅的高度、靠背等；終端屏幕角度、廣度、對比、顏色；是否符合視覺要求。設計要具有適應不同個體的差異，具有可調節性；外在環境，如溫度、適度、空氣流動、噪音、工作負荷等是否能使操作者達到最大工作狀態等。

人員選撥方面，需要評估認為差錯，根據這些差錯進行有針對性的設備設計和人員訓練。

基礎研究用於探知個體行為背後的大腦技能，如腦電、功能性磁共振成像、生理反饋、眼動等方法。

人因資料庫的建立，為行業提供人因學規範。

人機是如何交互的？

人機系統是由人和機器組成的系統。

人機信息交換的基本模式，是從輸入到顯示器，傳達到人的五官，再到大腦進行信息處理。如果信息傳送的非常順暢，顯示和控制也是正常的。如果不順暢，就容易出事故。

人機系統中整個交互過程，不只是一個動作，會受到其他各方面因素的影響。

人機交互，除了人，產品、使用場景、文化背景、社會因素、用戶等，都會對用戶體驗產生一定的影響。

人機系統中，需要以人為核心，重點考慮。

影響界面設計的因素包括：認知因素、情感因素、特殊群體和特殊環境。

重視心理負荷的研究

心理負荷有必要重點考慮。它是指單位時間內人承受的心理工作量，表現為認知思維、判斷或情緒等符合。

心理負荷的研究是必要的。人機交互過程中，由於信息量增加，顯示和操作空間不足，系統複雜導致「失控感」增加，剩餘資源減少導致處理突發事件的能力下降，這些都使得心理負荷問題日益突出。

同時，低負荷和高負荷現象增加，將影響健康狀況、工作動機和工作態度。未來，心理負荷評測可成為人機交互自然性的重要指標。

未來的發展趨勢包括注重揭示複雜行為認知神經機制；注重對複雜行為的計算建模；注重於人工智慧的深度融合；注重各種極端環境下的心理行為探討。

正如孫向紅提到的，談起人機交互，我們似乎總離不開技術，但「機器是無法取代人的」，而在人機交互中，人的因素更是最需要值得關注的。沉浸感覺得對於一些交叉學科，像心理學的研究，也是人機交互領域中值得探索的方向。

CCF 還將推出更多 ADL課程。為了讓更多人機交互從業者、科研研究者們都能看到 CCF ADL 課程，人工智慧培訓平台 AI慕課學院獲 CCF 獨家線上視頻版權，雷鋒網作為獨家合作媒體，完整再現各路專家現場授課、交流的場景。觀看本次講習班完整視頻+PPT可戳：http://www.mooc.ai/course/170，或者掃描下圖二維碼觀看。

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