人机交互的重点是“机器”？CCF-ADL专家详解人类心理如何影响人机交互的打造

雷锋网按：9 月 23 日-24 日，由中国计算机学会主办的 ADL 学科前沿讲习班《自然人机交互方法、技术与应用》邀请了国内人机交互领域的专家，从自然动作的建模和优化、触觉交互的关键技术、认知行为智能计算和交互自然性的心理学理论等方面对人机交互自然性的计算原理进行剖析，涉及原理、方法、技术和应用多方面的内容。

9 月 24 日下午，中国科学院心理研究所研究院、博导、副所长孙向红主要从心理学的角度，分析了在人机交互领域，心理学研究的必要性和作用，以及人机系统中，要以人为重点，心理负荷又会带来给人机交互带来哪些影响。

讲师介绍

讲师孙向红

活动现场，中国科学院心理研究所研究员、博导、副所长孙向红做了以《面向人机交互问题的心理学研究与启示》为主题的课程分享。孙向红目前还担任中国心理学会理事，工程心理学专业委员会主任，中国人类工效学会副秘书长、常务理事，中国人工智能学会理事。她长期从事工程心理学研究。研究领域集中在人心理学研究机界面设计与评价、驾驶行为、心理负荷与情境意识等。

此外，雷锋网了解到，她还获得 2001 年度军队科技进步二等奖；2010 年度作为“中国军人医学与心理选拨系统与标准”的主要参与人获得国家科技进步一等奖，在核心期刊和国际会议上发表论文 30 多篇。

人机交互离不开“人”

人机交互跟人分不开，不管是什么样的机器，最终都是由人来使用。人与工具的关系可以回溯到缘故时代，大家发明各类工具，想要提高工作效率。

从 19 世纪末到 20 世纪初，已经有人开始进行人机交互与心理学的研究，代表人物有泰勒、吉尔布雷思、闵斯特洛格。

泰勒在每个时间段，对大家使用铁锹时的动作进行编码，研究什么样的动作让大家工作更有效率。

吉尔布雷思发现，搬砖工人每次都要先挑拣表面较光滑的砖块，然后抹上泥，建造房屋，这样劳损程度很高。于是，他将整个流程优化，把工人分为两组，一组专门挑拣砖块，另一组专门固定砖块，这使总体工作效率提高了 200%。

德国心理学家闵斯特洛格进行了更为系统的理论分析。

二战前，人们要去适应机器。二战期间，机器界面越来越复杂，例如开飞机，不是所有人都适合开发飞机，大家开始注重机器如何适应人。二战后，劳动力进入工厂，需要找到适合人来做的机器和设备。

所以，研究人和机器、环境的相互作用及其何合理结合，使设计的机器和环境系统适合人的生理、心理等特点，从而达到在生产中提高安全、效率、健康和舒适。

人机界面从最早的劳动符合转向界面监控，人机交互方式也从DOS命令，发展到 Windows 视窗，再到图形界面。

左下图为数控界面，尽管能清晰看到数字，但是无法得知数字变动的过程。什么样的界面更为合适也值得思考。

心理学研究的重点和作用

在人机交互领域，心理学研究的重点是人的能力与局限，以及人与产品和环境之间的相互关系，形成一套实验数据库与原则，用于指导好的系统设计。

强调的重点是人本身的特点（与工程相反，工程更偏重于技术的考虑），以及物品的设计如何影响人。

研究目标：

保障安全，提高效率，包括提高使用的方便程度、减少失误和促进生产力发展；

提高人员价值，包括改善安全性、减轻疲劳和压力、增加舒适感、增大用户的接受程度、增加对工作的满意程度以及提高生活质量。

其中涵盖显示界面和操作界面的人机交互问题。

例如，1979年美国三里岛核泄漏事故中，发现了不少这样的问题，如控制板设置不一致；重要的控制器难以够到或许多显示器难以看到；违背了刺激——反应兼容性原则；组织和功能混淆。驾驶座舱内的仪盘表，显示界面上显示的内容，是否与个体心理预期一致，是否与系统的物理反应一，等等。

人体测量学研究也是必要的，像座椅的高度、靠背等；终端屏幕角度、广度、对比、颜色；是否符合视觉要求。设计要具有适应不同个体的差异，具有可调节性；外在环境，如温度、适度、空气流动、噪音、工作负荷等是否能使操作者达到最大工作状态等。

人员选拨方面，需要评估认为差错，根据这些差错进行有针对性的设备设计和人员训练。

基础研究用于探知个体行为背后的大脑技能，如脑电、功能性磁共振成像、生理反馈、眼动等方法。

人因数据库的建立，为行业提供人因学规范。

人机是如何交互的？

人机系统是由人和机器组成的系统。

人机信息交换的基本模式，是从输入到显示器，传达到人的五官，再到大脑进行信息处理。如果信息传送的非常顺畅，显示和控制也是正常的。如果不顺畅，就容易出事故。

人机系统中整个交互过程，不只是一个动作，会受到其他各方面因素的影响。

人机交互，除了人，产品、使用场景、文化背景、社会因素、用户等，都会对用户体验产生一定的影响。

人机系统中，需要以人为核心，重点考虑。

影响界面设计的因素包括：认知因素、情感因素、特殊群体和特殊环境。

重视心理负荷的研究

心理负荷有必要重点考虑。它是指单位时间内人承受的心理工作量，表现为认知思维、判断或情绪等符合。

心理负荷的研究是必要的。人机交互过程中，由于信息量增加，显示和操作空间不足，系统复杂导致“失控感”增加，剩余资源减少导致处理突发事件的能力下降，这些都使得心理负荷问题日益突出。

同时，低负荷和高负荷现象增加，将影响健康状况、工作动机和工作态度。未来，心理负荷评测可成为人机交互自然性的重要指标。

未来的发展趋势包括注重揭示复杂行为认知神经机制；注重对复杂行为的计算建模；注重于人工智能的深度融合；注重各种极端环境下的心理行为探讨。

正如孙向红提到的，谈起人机交互，我们似乎总离不开技术，但“机器是无法取代人的”，而在人机交互中，人的因素更是最需要值得关注的。雷锋网觉得对于一些交叉学科，像心理学的研究，也是人机交互领域中值得探索的方向。

CCF 还将推出更多 ADL课程。为了让更多人机交互从业者、科研研究者们都能看到 CCF ADL 课程，人工智能培训平台 AI慕课学院获 CCF 独家线上视频版权，雷锋网作为独家合作媒体，完整再现各路专家现场授课、交流的场景。观看本次讲习班完整视频+PPT可戳： http://www.mooc.ai/course/170，或者扫描下图二维码观看。

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