虚拟现实技术与人机关系

虚拟现实技术与人机关系的和谐

虚拟现实技术与人机关系的和谐

[内容提要] 作为一种全新的人机交互形式，虚拟现实技术比以前任何人机交互形式都有希望彻底实现和谐的、“以人为中心”的人机界面。虚拟现实技术的最终目的是人们为了追求和创造和谐的人机关系，人机结合、人机共生已经成为人机关系发展的未来趋势。[关键词]虚拟现实技术人机关系和谐

从人机关系的角度来看，以计算机信息技术为基础的虚拟现实技术之所以产生，其目的是人们为了追求和创造和谐的人机关系。这就是从“机器是主体”改变到“人是主体”，从“人围绕着机器转”改变到要让“机器围着人转”。在虚拟现实情景中，虚实结合得如此完善和谐，使人感觉到就像在真实的环境中一样。虚拟现实技术实现了人机互动，使人产生强烈的参与感、操纵感，人成为景中人；实现了人机一体化，使人与计算机的关系比以往任何时候更为密切和谐。

一、人机界面：人机关系和谐的关键

界面是人与机器交汇的地方。迈克尔·海姆说：“什么是界面？界面是两种或多种信息源面对面交汇之处。”他把界面从键盘、屏幕的物质形态扩展到一种精神交互的点。界面可以说是通往虚拟空间的门户，界面的优劣直接决定人与机器的关系是否和谐。正如迈克尔?海姆所说：“先前所说到的每一种界面，皆构成一个通往网络空间的窗口或门口。网络空间暗示着一种由计算机生成的维度，在这里我们把信息移来移去，我们围绕数据寻找出路。网络空间表示一种再现的或人工的世界，一个由我们的系统所产生的信息和我们反馈到系统中的信息所构成的世界。……当我们觉得正穿过界面转移到一种有其自身维度和规则，相对独立的世界的时候，我们便是住在网络空间里了。”界面是联系人与计算机之间的桥梁和通道，人通过界面与网络空间的交互是心灵的沟通，是外与内的和谐，精神世界与物质世界的融合。因而界面在人机关系的和谐中具有至关重要的作用，人通过界面把外部世界和人的内心体验结合起来，有力地推动人机关系的和谐统一。

从计算机诞生至今，计算机的发展可以说是日新月异，而人与计算机交互技术的发展是较为缓慢的，人机交互界面也经历了从最初的语言命令界面，发展到现在普遍采用的图形用户界面，并向着更为自然和谐的界面方向发展。

最初人与计算机之间的交互采用的是命令行的方式，是人机交互界面的第一代。人与计算机之间交互借助的是一种双方都能理解的语言进行交互式对话，通过问答式的对话、文本菜单或命令语言等方式进行人机交互。这种命令式的计算机语言要求有惊人的记忆和大量的训练，并且容易出错，用户只能使用手敲击键盘这一种交互通道输入命令，输出也只能是简单的字符。因此，这种人机交互界面的自然性和协调性很差，使入门者望而生畏。人们要使用计算机，必须经过长时间的培训与学习，从而大大影响了计算机的普及和应用。

图形用户界面的出现把人机交互关系推向一个新阶段，成为当前用户界面的主流。当前各类图形用户界面的共同特点都采用了以窗口管理为核心的界面，可以通过窗口、图标、键盘和鼠标等直接对屏幕上的对象进行操作。图形用户界面和人机交互过程极大地依赖视觉和手动控制的参与，因而具有强烈的直接操作特点，与命令语言界面相比，用户不用死记硬背大量的命令，使人机交互的自然性和效率都有较大的提高，方便了计算机的使用和推广。

但无论是语言命令界面，还是图形用户界面，都无法实现对环境的直接、自然、三维的操作，因而促使着人机界面向更高级的阶段发展。当前，人机交互正朝着更加自然和谐的人机交互技术和用户界面的方向发展。计算机处理速度和性能的迅猛提高并没有相应提高用户使用计算机交互的能力，其中一个重要原因就是缺少一个与之相适应的高效、自然的人机界面。自然和谐的人机交互界面应能支持多变媒体实现三维、非精确及隐含的人机交互，由静态的界面向动态的界面转化。虚拟现实技术正是实现这一目的的重要途径，它为建立起自然、和谐、直观的人机交互创造极好的条件，使人机关系朝向更为和谐的方向发展。

二、人机和谐：虚拟现实技术对人机关系的重大革命

虚拟现实技术的出现实际上是计算机图形学、人机接口技术、传感器技术、以及人工智能技术等进行综合的结果，它改变了传统计算机交互关系被动、枯燥、单一的特点，其最终目的在于探索自然和谐的人机关系，建立一个和谐的人机环境。它使人机界面从视觉为主发展到包括视觉、听觉、嗅觉、触觉等各种感觉通道感知，从以手动输入为主发展到包括语言、手势、姿势和视线等多种效应通道的输入，使人机关系发生了革命性的飞跃。正如汪成为教授所说：“人们普遍认为，这也许就是人类所追求的人机和谐的信息处理环境的前奏。因为这项技术能使人与信息处理环境的关系变得比以往更为强大与灵巧，所以我国著名科学家钱学森曾建议把Virtual Reality技术译为‘灵境技术’，由它所构成的信息处理环境称为‘灵境’。”

作为一种全新的人机交互形式，虚拟现实技术比以前任何人机交互形式都有希望彻底实现和谐的、“以人为中心”的人机界面。虚拟现实系统向用户提供临境和多感觉通道体验，以它独有的“沉浸性”、“交互性”、“构想性特征决定了它与以往的人机交互形式相比具有不同的特点，反映了人机关系的演化过程。在传统人机交互系统中，人往往被动地去适应计算机，人机之间是一种生硬、僵化的关系。在一般的人机系统中，人作为一个用户与计算机进行对话式的工作，但这个交互方式仍然是一种静态的、单通道的交互形式，人只能用精确的、二维的信息在一维和二维的空间中完成人机交互。新技术的出现必然要求崭新的、更加自然和谐的人机交互方式的出现，虚拟现实技术为此提供了契机。虚拟现实技术交互性特征使人不再是一个被动的操作者，人可以参与到虚拟环境之间并与之交流互动，因而使传统的人机关系具有新的涵义。传统人机关系中人要适应计算机，人不得不迎合计算机所提供的技术条件，虚拟现实技术不仅实现了从“计算机为主体”到“人为主体”的转变，而且实现了“适计算机化的单维信息空间”到“适人化的多维空间”的转变。“这种结果表明，虚拟现实技术的发展将会创造一个更加和谐的人机关系，即从立足于机器，使人的发展服从于机器苛刻的技术要求，改变为立足于人，使机器的多方面技术功能成为满足人类全面发展需求并激发其各种潜能的工具。在这种以人为主导的人机关系中，人机界面不再是分隔主体与客体的屏障，相反是两者实现互动的中介。”[

在现实生活中，人们之间的交往是以一种非常自然、和谐的方式进行的，彼此之间都能理解对方的心思，而机器总是给人一种冷冰冰的感觉，缺乏人情味。人们研究虚拟现实技术的初衷就是想改变人机之间这种状况，让机器能够“善解人意”。美国著名计算机专家尼葛洛庞帝认为好的人机界面应该像人一样，而不是像仪器一样。他把最好的人机界面比喻成一个老练的“英国管家”，这位“管家”能接电话，识别来人，在适当的时候才来打扰你，甚至能替你编造善意的谎言。这位“管家”在掌握时间上也是一把好手，善于把时机掌握得恰

到好处，而且懂得尊重你的癖好。因此，虚拟现实技术正是朝着这种自然、和谐的人机关系方向发展，它强调自然交互性，使人处在虚拟世界之中，能与虚拟世界进行交互，甚至意识不到计算机的存在。计算机更能“善解人意”，随人的意愿而动，人机交互可以不再借助键盘、鼠标、菜单，而是使用头盔、数据手套甚至向“无障碍”发展，从而最终使计算机能够对人体有感觉，能聆听人的声音，通过人的所有感官实现人机的自然交互，人机无障碍沟通。

三、人机共生：人机关系发展的未来趋势

理想的人机关系就是人可以无障碍同机器进行自然的交互，因此，追求人机结合、实现人机共生一直是科学家的理想目标。互联网的创始人立克里德在1960年发表《人——计算机共生关系》的论文，认为人应该和计算机合作，在不久的将来，人脑和计算机紧密合作，人机结合不再是一个梦想，人们通过机器进行的交流比人与人的直接交流更加有效。迈克尔?海姆也认为计算机应该成为人类亲密的合作伙伴，将来我们与机器之间是一种共生的和谐关系。他说：“我们与信息机器的恋情昭示一种共生关系，而最终是我们与技术的精神联姻。”因此，人机结合、人机共生已经成为人机关系发展的未来趋势。

科学家们曾经设想把人的大脑直接和电脑相连，用人的自我意识直接操纵机器。他们相信总有一天人类与计算机之间的交互作用变得“透明”，人与机器的交互不再存在键盘之类的人为阻碍，人类与机器之间将通过视觉、听觉、触觉等多种感官相互作用。从技术上看，可以采取人体植入芯片的方式来实现这一设想。为此，科学家们付出了不少努力，也取得一些初步成果。英国的凯文·沃里克教授把自己多年来的研究成果——一小块电子晶片植入自己的手臂内获得了成功，这块不同寻常的电子芯片可以使他自动打开自家大门并伴以问候，自动开灯，自动往浴盆注水，还可以利用它上网，无需键盘和鼠标，全部由人脑的意识进行控制。因此，凯文·沃里克自豪地宣称，自己成为世界上第一个电子人。对于自己的最新研究成果，凯文·沃里克解释道：“电子人是生化人的一种，可以看作是科技演化的新物种，因为‘它’更具有对环境更强的控制能力。其实，人类的眼镜就是生化人的第一步，只不过日常生活中的眼镜通常用来弥补视觉功能上的不足，而没有什么增强功能。但是，作战用的夜视镜就不同了，夜视镜使人类拥有了老鹰一般的功能；这种能力补强是超出自然力的，是人类文明的成就。所以，让人类能够摆脱机器上网的约束，直接用意识和周围各种网络环境产生互动，是另一种个人能力超出自然力的科技成就，因为人机结合是未来科技发展的趋势。”

凯文·沃里克教授的电子人揭示了人机连“脑”已经不再是梦想，人脑和电脑各有所长，人机共生可以使人脑和大脑优势互补，一方面人可以发挥电脑所长，弥补人类大脑记忆和运算能力的不足，获得更多的知识，从而大大增强了人脑的功能。另一方面，人也可以把这些智能传给电脑，电脑又可逐步聪明起来，未来的电脑的发展趋势是生物化电脑，电脑越来越具有知性和感性。这样，人机相长，共同发展，就会对社会发挥愈来愈大的作用。

四、结语

综上所述，未来的人机关系的发展趋势是追求“基于自然风格”的、“人机和谐”的、“适人化”的多维信息交互风格。虚拟现实技术对实现人机关系的和谐发展起到了无可替代的作用，它不断重视人的因素，使人机交互更接近了自然的形式，体现出更多的人文关怀。这种“以人为中心”的思想更有利于实现技术与人的发展的和谐统一。

参考文献：

[1]迈克尔·海姆：《从界面到网络空间——虚拟实在的形而上学》，上海科技教育出版社，2000年版，第78页

[2]迈克尔·海姆：《从界面到网络空间——虚拟实在的形而上学》，上海科技教育出版社，2000年版，第78页

[3]汪成为：《人类认识世界的帮手--虚拟现实》，暨南大学出版社2000年版，前言。

[4]曾国屏：《赛博空间的哲学探索》，清华大学出版社2002年版，第67页。