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人机交互:理想境界还有多远?

来源:编辑:时间:2014/11/14
 

本报记者 滕继濮

    ■ 核心提示

  你是否想象过这样的场景:早上没睡够,不想去逛商场为妈妈挑选母亲节礼物。拍一下桌腿,桌面上立即出现了很多立体的按钮图像,点一个进去,某商场的货架真实地立体地展现在面前,这件大衣的款式你并不满意,便随手把它向旁边一拨,当你确认找到了自己喜欢的款式时,便轻轻点了一下这件衣服,支付完毕。一个小时后,商场就把衣服送到了门口。其实,这样的技术离你我不远。

 

要想用上《阿凡达》中的电脑,这将会是一二十年间的事

  除了潘多拉星球瑰丽的景色和纳威人高大的蓝色身躯,电影《阿凡达》中人类使用的电脑也应该引起了你不少的赞叹吧。一拍按键,全息立体的影像跃然入目,手指一划,各种数据在空中转换。

  其实类似的“人机交互”场景在各种科幻电影中出现了多年,《黑客帝国》、《少数派报告》等大片中的电脑都是这种类型,按先有科幻后有应用的逻辑,未来的“人机交互”一定会是这个样子。

  未来是一片光明,但问题是这样的“人机交互”离我们还远吗?

  作为节点之一的触屏技术

  “触屏技术可以被看做是通往终极人机交互途中的一个节点。”北京某科技企业的技术总监韩坚博士说。

  人机交互最理想的境界是自然交互。有人跟你说话时表情丰富,手又在不停比划,语言相通的情况下相信你能很轻松地明白他要表达什么。人跟机器的交互也一样,通过人的语言、手势、表情等输入,机器就知道该做什么,这就是人机交互的理想状态。

  触屏技术带来了新奇的、简单易用的人机接口,并且这样的接口可以容易地被改进和更新,以实现新的系统特性或应用。以苹果iPhone手机为代表,触屏技术为我们带来了梦幻般的操控体验。

  1971年,美国人Sam Hurt就发明了触摸屏技术,但是这项技术真正进入百姓生活,已经是上个世纪九十年代。目前普遍采用的触屏主要有电阻式、表面电容式、投射电容式、表面声波式和红外线式等五种类型,iPhone用的就是透射电容式触屏。在2007年以前,投射电容式触屏的影响力并不大,正是iPhone以及LG普拉达手机的风靡让这项技术走俏。

  电容触摸控制采用一个涂有传导物质(如ITO)的平面存储电荷,传导物质沿屏的X轴和Y轴传导电流,当手指触摸时控制电场发生变化,同时确定沿水平轴和垂直轴触摸的位置。iPhone的多点触控(Multi-Touch)可以使用户在屏幕上同时触摸多个地方。比如,将拇指和另一个手指放在屏幕上,然后分开,你就可以放大网页或者图片。

  也许有人会问,触摸屏的确是出现在以前的科幻电影中,但是这和《阿凡达》中的高级电脑有什么联系?

  这些应用于屏幕上的操控可以看做未来应用的基础,“同样是触摸,对动作的理解是类似的,只不过在平面上手指动作的识别很容易些。”韩坚说,触屏技术和科幻电影中的那种电脑有部分关联,甚至还可看作是一个必经的阶段。

  路透社网站曾刊文指出,受现代人的使用习惯及设备体积等因素影响,触屏技术的应用很难扩至手机以外领域。这也就意味着,如想获得更大型的触摸控制体验,新型的触摸操控形式必将出现。

  更进一步的“体感”技术

  玩网球、钓鱼这些游戏时,游戏者要像真打网球那样挥舞手柄。2006年11月,日本任天堂公司推出了家用游戏主机Wii,凭借着有趣的体感游戏,Wii成为了最受家庭喜欢的游戏机。当时人在美国的韩坚和朋友转了几家商场,都因为Wii卖断了货没有“得手”。

  通过加速度感知与光学定位,Wii遥控器可以准确掌握玩家手持控制器的一举一动,包括挥动的方向、速度与指向,Wii的核心便是“追踪”Tracking技术。Tracking技术来自于“虚拟现实”Virtual Reality技术,上世纪90年代发展成形。

  “与苹果手机一样,虽然这些人机交互技术不是任天堂原创的,但是他们却实现了更好的应用。”韩坚说。

  在2009年的E3大展上,微软推出了一个惊爆眼球的体感技术Project Natal,一段关于Project Natal将如何实现未来家庭娱乐的视频在网上很快流行起来。

  Natal不需要使用任何控制器,它依靠一个3D相机捕捉三维空间中玩家的运动。比如玩家无需任何手柄,只需靠移动手指、摇摇头、扭扭屁股、跳一跳或做出举枪射击的动作就能轻松实现游戏里的诸如选菜单、躲避子弹、跳跃、射击等操作。

  这个系统还可以辨识人脸,让玩家自动连上游戏,另外,它还能辨认声音和接受声控命令。比尔·盖茨打了个比方:将来你可以拿着真正的网球拍在XBOX360(游戏主机)面前打网球,但是在Wii主机前你能拿的只有遥控器。盖茨坚信这项技术还将会走入办公领域。

  据称,Project Natal将在2010年圣诞假期面世。抛开这些游戏机的娱乐性不谈,体感技术让我们看到,我们可以离开电脑屏幕,但是也能实现方式多样的人机交互,科幻电影中的电脑离我们越来越近。操控问题的解决,已经指日可待。

  我们的“空中触屏”与“遥控鼠标”

  手机是美国的,游戏机是日本的,也许你不禁会问,有没有我们的?

  其实,韩坚所在的永新视博公司已经推出了一款型号为NSM6008的芯片,用它也能实现类似的操作。

  据韩坚介绍,该芯片方案可以识别空间动态三维位置,结合类似于苹果手机上的多点触控(Multi-Touch)技术,可实现具有3D定位的功能以及识别手部的动作,最终实现人机互动。去年他们和微软联合做了一次演示,戴上特制的手套,不用接触显示器,你就可以像使用触屏手机那样操控电脑,它有个很酷的名字叫做“空中触屏”。

  韩坚称:“这其实就是一个模拟人理解手势的过程。”首先机器要捕捉到手,不能跟身体混淆在一起,这就需要一个摄像头;经过一系列的后处理,再识别追踪手的运动;最后再理解手势的意思,比如正转一圈代表放大,反转一圈代表缩小等等。

  下一步,他们想要实现不戴手套的裸手控制,这让人很容易想到快要与我们见面的Natal。尽管这枚芯片有着如此令人兴奋的潜力,但是韩坚的团队却把目前的工作重点放在了一种叫做“遥控鼠标”的技术上。

  无线鼠标已经很流行,虽然免去了电线的困扰,但是鼠标离不开桌面仍不能算做是“自由”。他们用这枚芯片开发制作了一款遥控鼠标,它看似一款遥控器,但是直接对着电视屏幕,就可以随意将光标挪到屏幕的任意位置,遥控器上又有鼠标的左右按键,这样一来,鼠标就“逃离”了桌面。该芯片的输入为图像传感器采集的数据流(最高支持每秒120帧,每帧30万像素),经过图像处理和模式识别算法进行处理后,最终可输出每帧最多10个的运动目标坐标。

  “与‘空中触屏’的道理差不多,但鼠标更好实现,所以我们目前将重点放在遥控这块,当然这项技术也可以用来开发游戏。”韩坚表示,愈来愈多的人想把互联网的业务加载到电视机上,电视机高清化也使此需求具备了一定的条件,所以他们现在想的是尽快把PC的用户体验搬到电视上,用此技术替代现有的电视遥控器,下一步才是更为复杂的人机交互,并最终想达到人机交互的理想境界。

  利用这枚国产芯片全面实现“空中触屏”的操控需要多长时间?韩坚的答案是3—5年。那么,要想用上《阿凡达》中的电脑,韩坚认为这将会是一二十年间的事。

  这个答案让记者很兴奋,因为《阿凡达》的故事发生在2154年。

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  E3是英文The Electronic Entertainment Expo头3个首字母E的组合。E3于1995举办至今,已拥有15年的历史,最早的E3大展起源于民间,当时电子娱乐业的人们聚集到一起,平等的协商、交易、展示自己的产品,久而久之这种聚会形式被保留下来并得到推广。由于称为电子娱乐业展览,所以像PDA、家用游戏机、游戏软件、多媒体娱乐设备、在线娱乐设备等代表科技发展水平的顶尖的电子娱乐软硬件都将在这里展出,展会不仅汇聚众多知名游戏软硬件开发厂商,更汇集了大量的业内媒体,这里不仅是产品展示的平台,厂商新近开发或计划开发的一些产品,发展策略也将在此公布于众。E3的历史就是电子娱乐产业发展的历史。