人机交互与可视化第一单元

2.2 人机系统可靠性与人的差错
可靠性一般用成功的概率或用差错、故障发 生的平均时间来表示。
人机系统的可靠性，不仅取决于构成系统的 人和机的可靠性，而且也依赖于人机联结方 式。
人机连接方式有串联、并联、串并混合。
2.2 人机系统可靠性与人的差错
串联式人机系统中，人或机任何一环失灵都 会使整个系统的工作陷于停顿
交互设备是构成交互计算机系统进行人机对 话的基础，如各种输入输出设备。
人机对话的软件是交互计算机系统的核心。 它向用户提供各种交互功能，用户界面有多 种风格。
1.2 人机交互系统的组成
人的因素(Human Factor)指的是用户操作模 型，它与用户的各种特征有关。
设计交互计算机系统时必须把满足用户的使 用要求作为重要依据，贯彻“以人为本”的 准则。
交互是指人与设备、系统、网站等的直接或 间接通讯过程。交互式产品有计算机、电话、 摄像机等。
人机交互（Human-Computer Interaction， 缩写为HCI）可定义为人利用输入输出装置 与计算机对话以完成某任务的方式。
1.1 人机界面与人机交互
交互设计学科
设计、评价和实现交互式系统，研究围绕这些 方面的主要现象的科学。
系统优化
必须使人与机都能充分发挥各自的作用和协调 地工作。
一个优化的人机系统，必定在人、机、环三者 之间具有优化的匹配关系。
2.1 人机系统的设计目标
人机系统设计流程
系统目标
功能分析
机
性能要求 结构分析 工艺分析 加工制作
功能分配
人 机 界 面
试验、评价 定型生产
人
功能要求 人力资源分析
工作设计 人员选拔培训
设计中应采取措施防止错误的发生
设计要充分考虑人的因素，符合人的认知模型 与行动特性。
数据输入系统，必须有错误检验与出错信息提 示，给操作者改正与编辑的机会。
禁止某些错误操作，如有的菜单项变灰色使选 择无效，电器插头和插座只能在单方向相配合。
通过规范某些操作方式而防止错误。
人较易受各种偶然因素的影响而发生误差。
研究人的操作误差对提高系统的精度有重要的作用。
2.2 人机系统可靠性与人的差错
在人机系统中，人的操作或行为超越或违反 系统所容许的范围时就发生人的差错。
信息输入差错表现为感知觉的错误。 中枢加工过程发生的差错主要表现为记忆错误
和决策错误。 错误决策自然会导致错误的反应，但有时决策
交互设计师
交互设计不同于软件工程，它们的关系如同房 屋建筑设计与土木工程之间的关系。建筑师关 心的是用户以及用户在房间中的交互、使用是 否方便等；土木工程师则更关心工程的实现问 题，如成本、结构等。
1.2 人机交互系统的组成
交互系统为实现人与计算机之间通讯的软硬 件系统。它包括三个元素：人的因素、交互 设备及实现人机对话的软件。
第二章 人机系统与人的因素
2.1 人机系统的设计目标 2.2 人机系统可靠性与人的差错 2.3 用户认知心理学入门 2.4 人机功能分配 2.5 显示器与控制器的设计准则 2.6 设计人机交互的基本原则
2.1 人机系统的设计目标
人机系统设计的总目标
能达到预定目标，高效完成预定的任务 防止事故、安全可靠，无害于人的健康 满意感与舒适感
的正确，仍可能做出错误的反应。
2.2 人机系统可靠性与人的差错
人的差错有无意差错与有意差错的区别。
有意差错分不得已和明知故犯两种情形 无意差错也有两种情形：及时察觉与不察觉
人的差错率与工作性质及工作条件有很大关 系。
例如，视觉阅读作业与手工作业的差错率有所 区别。
2.2 人机系统可靠性与人的差错
计算机学院2008年秋季课程
人机交互技术
安玲玲 西安电子科技大学计算机外部设备研究所
说在前面的话
知识 && 方法？ 教 && 学？ 学时：讲授24+上机12
上机时间：11.7、11.21、12.24晚 上机地点：E202
成绩：考试80％，实验20％ 联系方式：67121391@qq.com
人经常可能出错 用户类型不同，如专家、一般用户，要求就不
同
1.3 人机交互技术发展简史
计 算 机 的 三 个 时 代
1.3 人机交互技术发展简史
手工作业阶段
穿孔卡片等，最早的计算机采用
命令方式
键盘输入，DOS等操作系统采用
图形用户界面GUI
键盘输入，鼠标，Windows系列采用
多媒体/多模态智能人机交互界面
若一个系统由n个部件组成，各部件的变误 分别为 1, 2 ,...... n ，则系统的变误 s 由 下式表示：
s
2 1
2 2
2 3
2 n
2.2 人机系统可靠性与人的差错
系统的变误在很大程度上取决于变误大的部 件。
若一个系统由Ａ、Ｂ两部分组成。Ａ、Ｂ的变 误分别是20 和10，则系统的变误为22.36。若 完全消除了Ｂ的变误时，系统变误只降低了 2.36。若把Ａ的变误从20降到10，则系统变误 就降到14.51，降低了7.87。
手写，语音，图像，多模态…未来系统
1.3 人机交互技术发展简史
穿孔卡片
Punch Cards
键盘和鼠标
？？？
30年之前
近30年
人如何使用计算机
15年后
1.3 人机交互技术发展简史
V.Bush
1945 Memex Ivan Sutherland
1963年Sketchpad
Mark Weiser
1991普适计算
回首我们走了多远想象我们还有多少路要走
交互环境 桌面无处不在的物理空间
交互方式 命令方式感知（Perception)方式
笔，语音，视觉，触觉，力觉，多通道
交互处理 命令 + 参数上下文理解和经验捕捉 交互活动、环境等上下文理解，用户生活经验捕捉，用 户意图/情感理解
需要新的交互设备、交互技术/界面范式、界面开发方法和工具
人机界面 (Human-Computer Interface, HCI)
是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对 话接口，是计算机系统的重要组成部分
1.1 人机界面与人机交互
两个有着紧密联系而又不尽相同的概念
人机界面是人机之间的通信媒体或手段，是人 机双向信息交互的支持软件和硬件
交互是人与机-环境作用关系/状况的一种描述。 界面是人与机-环境发生交互关系的具体表达形 式。
1.1 人机界面与人机交互
人与计算机之间的界面(HumanComputer Interface，HCI) ，又称为用 户界面UI(User Interface)
人与计算机间的通信媒体或手段，体现为进行 双向信息交换的支持软件和硬件，如鼠标的形 状、输入方式等。
人
人机界面
计算机
1.1 人机界面与人机交互
人机系统的误差
准确性或精度是评价人机系统的又一个重要 指标。准确性一般用误差来衡量。分常误与 变误。
常误是由稳定因素引起的，若一个系统由n 个部件组成，各部件的常误分别为 E1, E 2 ,......En 则系统的常误 Es为：
n
Es
Ei
i 1
2.2 人机系统可靠性与人的差错
变误是由偶然的或不稳定的因素引起的误差。 变误一般用误差测量的标准表示 （方差）。
吞吐能力，也可能输出结果的精确度与技术要 求不符 用户拒绝使用，系统失败 ……
1.4 人机交互设计的重要性
在软件研制中，人机界面的设计和开发在整 个系统研制中的比重约为40%-60%，可见 影响之大。
世界各国投资研究“人机交互”。
人机交互是一门跨学科的综合性课程，涉及 软件工程、程序设计、图形学、工程心理学、 社会学等。重点要放在“人机交互设计准 则”，明确什么是好的界面与好的交互，不 要“跟着感觉走”。
Rs=R1*R2*R3*…*Rn 串连系统的可靠性必然小于其构成部件的可靠
性
输入
人
机1
机n
输出
2.2 人机系统可靠性与人的差错
并联式人机系统
Rs=1-（1-R1）*（1-R2）*（1-R3）*…*（1-Rn）
并联式人机系统的可靠性大于系统中的人或机 的可靠性
输入
人
输出 机
机
2.2 人机系统可靠性与人的差错
人机界面设计不良，或者说：“人机交互不方便”， 必然严重影响工作效率或操作员的舒适与安全。
1.1 人机界面与人机交互
应当会区分机器的技术性能指标 、美学指 标和工效学三种指标。工效学又称为人机工 程学、人的因素、工程心理学等。
举例说明
手表报时准确、精度高；漂亮；指针与表面的 颜色都是金色
提款机中某些按键失灵 Linux中不能播放音乐
1.4 人机交互设计的重要性
交互系统设计不良举例
菜单层次过多，无快捷键 网站下载时间过长 颜色搭配不好 缺少合适的链接 提示太过笼统或者专业化 用户选择输入尺度不好 ……
1.4 人机交互设计的重要性
低劣的界面设计可能出现的后果
用户情绪低落，工作效率低 数据输入和系统操作错误增加 系统性能差，可能无法实现初始设计所要求的
Alan C. Kay
1977 “Dynabook”
Douglas C. Engelbart
1964年发明鼠标
HCI关键人物
1.3 人机交互技术发展简史
Bill Gates 的观点
未来计算机发展方向是让计算机能看、能听、 能说、会思考！
封面文章CHI Gets Smart
1Fra Baidu bibliotek3 人机交互技术发展简史
交互是实现信息传达的情境刻画，而界面是实 现交互的手段。
交互是内容/灵魂，界面是形式/肉体
1.1 人机界面与人机交互
机器上与人打交道的部分叫做人机界面 (Man-Machine Interface，MMI)
钟表、仪表的表面显示是否清晰 机器的操纵杆是否便于操纵 桌子的高度对人是否合适 沙发椅靠背的角度与人的背是否吻合
第一章 引言
1.1 什么是人机界面与人机交互 1.2 人机交互系统的组成 1.3 人机交互技术发展简史 1.4 人机交互设计及该课程的重要性
1.1 人机界面与人机交互
人机交互 (Human-Computer Interaction, HCI)
研究人类所使用的交互式计算系统的设计、实 施、评估及相关主要现象的学科