人机交互的发展历程及产业链分析

一、人机交互概念人机交互(Human-ComputerInteraction,HCI)主要是研究用户与系统之间的信息交换，它主要包括用户到系统和系统到用户的信息交换两部分。系统可以是各种各样的机器，也可以是智能电视机、智能手机以及计算机系统和软件。用户可以借助操纵杆、数据服装、眼动跟踪器、位置跟踪器、数据手套、压力笔等各类穿戴设备，用手势、声音、姿势或身体的动作、眼睛甚至脑电波等向系统传递信息，同时，系统通过各类机器、显示器、音箱等输出或显示设备给人提供信息。理想状态下，人机交互将不再需要依赖机器语言，在没有键盘、鼠标以及触摸屏等中间设备的情况下，实现随时随地实现人机的自由交流。从而实现人们的物质世界和虚拟网络的最终融合。从本质上，人机交互技术是一个典型的模式识别问题，智能机器通过多种传感器，获取人的表情、姿态、手势、语音、语调、血压、心率等各种数据，结合当时的环境、语境、情境等上下文信息，识别和理解用户的情感。这包括传感器技术、计算机科学、认知科学、人机工程学、多媒体技术和虚拟现实技术、心理学、哲学以及人类学等诸多学科领域有密切的联系。二、人机交互产业链从人机交互过程来讲，可分为四步：通过传感器直接或间接与人接触获得感知信息；通过建立模型对感知信息进行分析与识别；对分析结果进行推理达到感性的理解；将理解结果通过合理的方式表达出来。也就完成了人机交互的全过程。从功能实现看，人机交互作为一个闭环的模式识别系统，应该包括感知信号的获取、感知信息的分析与识别、感知信息的理解和信息表达等功能四个环节，当感知信息与标准信息存在差异时，将发出指令给予修正或反馈信息给予告警和提示。在这四个方面的环节中，感知信息的识别和感知信息的理解是核心技术的关键所在。从技术实现过程看，信息获取和信息识别环节属于感知层的范畴，而感知信息的理解和信息表达属于应用层的内容。体感设备实现信息的获取，而嵌入芯片实现体感信号的模式识别，然后通过后台计算机或分布式计算平台建立数学模型、实现强大的运算系统，实现感知信息的理解(理解用户姿态或手势的真实目的)，最后转入应用层，调用相关应用程序，满足用户的最终需求。

图表人机交互产业链分析信息反馈＞感知信息理解一＞信息表达＞感知信息理解一＞信息表达应用层云计算平台应用场最分布式订馀模型-fffiiR别和合成情城模型处巾商业领域大数据挖拙能力教青硕诫游戏控制医学興域应用丄业领城:虚姒制造J设计资料来源：产研智库三、技术发展历程及热点人机交互的交互技术分类：（1）基本交互技术；（2）图形交互技术；（3）语音交互技术（4）体感交互技术等。图表人机交互技术发展资料来源：产研智库触控技术是目前最为成功的人机交互技术，可穿戴设备、物联网和车联网等概念的落地可以让触控技术拥有更广泛的应用领域。这些设备都涉及到人对设备的控制以及人和设备之间的交互，这就给触控技术提供了很大的发挥空间。但是巨大且增长迅猛的市场只是一个方面，触控技术还面临着不小的挑战，这个市场的竞争非常激烈。另外，移动设备主要的增长潜力目前集中在中低端市场，这部分市场显然对成本更加敏感，因此触控技术公司也面临着较大的成本压力，我们的客户、合作伙伴会不断要求用更具性价比的方式来实施触控技术。从这个方面来讲，触控技术虽然取得巨大成功，但是人机交互新技术的研发也势在必行。在人机交互技术方面，目前业界仍在进行多方面的探索和尝试，但生物识别技术和手势控制技术是目前最值得期待的技术。生物识别是以人的生命体征作为识别依据，包括指纹、虹膜、面部，乃至眼睛当中的血管，它们都有可能帮助智能终端设备验证用户本人的身份。当云服务被人们更加广泛地采用时，生物识别技术将帮助我们更方便和安全地登录到云端账号。在不久的将来，生物识别技术将使我们不需要再随身携带信用卡、钱包或者现金这些东西，所有的信息都将与我们自身的生命体征绑定。除此之外，结合高保真影像技术的使用，手势控制技术同样具有非常好的应用前景。四、人机交互改革科技与需求双轮驱动下的人机交互三次革命。随着信息技术的高速发展，人机交互技术实现了三次重大革命，（1）鼠标；（2）多点触控；（3）体感技术。口鼠标：苹果设计的世界第一款大众普及鼠标“Lisa”，它在位置指示上比键盘更加人性化，是“自然人机交互”的始祖，随后鼠标逐步成为计算机的标配；口多点触控：苹果将多点触控推向大众。颠覆了传统的“交互模式”带来全新的基于手势的交互体验。□体感技术：Kinect被誉为第三代人机交互的划时代产品。它利用即时动态捕捉、影响识别、麦克风输入、语音识别等功能，实现了不需要任何手持设备可进行人机交互的全新体验。五、人机交互设备市场人机交互设备市场规模增长前景广阔，2014年全球规模达千亿美金。2015年上半年，全球智能电视机总销量为4019万台，占全部电视机总销量（9792万台）的41%。可穿戴设备市场增长潜力巨大，未来五年内年均增长率有望达到35%，发货量将由2015年的年均3300万增涨至2019年的14800万。其中，智能手表的发货量将位列第一，2016-2020年内年均发货量增长率将有望达到41%。六、智能语音交互经过多年的发展，智能语音人机交互产业形成了从核心技术研发到知识库提供再到应用、服务的完善的产业链。

图表智能语音人机交互产业链资料来源：产研智库未来，智能语音技术的发展将从“能听会说”的语音应用走向“能理解会思考”的人工智能方向。随着智能终端的广泛普及（+微信关注网络世界），语音交互需求不断提升，语音技术和产品将由后装不断向前装发展，并逐渐向芯片集成方向过渡。同时智能语音将在更多垂直行业深入应用，推动垂直行业加快向智能化方向发展，智能家居将是下一个发力方向，有望为智能语音带来新的市场增长点。互联网创新和产业互联网发展不断加快，“互联网化”已从趋势成为常态。智能语音在互联网化过程中转型发展，其市场格局将被重塑。智能语音应用的不断深入和信息安全形势的日益严峻，使得语音信息安全的重要性日益凸显，并将成为政府和业界关注的焦点。七、体感交互在两个方面体感交互技术可以明显体现其优势，可以作为突破点。项目展示，比如科技馆，展览厅，体验馆等等，需要有一定内容向用户展示，希望用户能有一定互动的场合。这种应用场景，不需要用户长时间操作，不会出现用户体力疲劳状况，而且新的交互方式可以给用户带来新奇的体验；游戏，体感游戏能够极大的增强游戏的互动性，而且这也许是增强现实的一个入口。Kinect—直在这个方向发力，目前国内有几家厂商也加入了，甚至有了产品出现，比如速盟享动，绿动，运动加加等，但是体验下来，效果明显出现的层次差异，有的体验感很不错。体感交互技术，虽然已经积累酝酿了几年，但是总的来看，目前还是处于初期，要想完成革命性的使命，还需时日，需要找好切入点和突破口。八、 虚拟现实人机交互方式从最传统的打孔机演进到如今的触控屏，越来越拟人化，在半导体技术的帮助下，人机交互理念从“人适应计算机”进化到“计算机适应人”，人们要求通过视觉、听觉、触觉、嗅觉，以及形体、手势或口令，参与到信息处理的环境中去，从而取得身临其境的体验。因此虚拟现实（VirtualReal】t技术本质上说是一种高度逼真地模拟人在现实生活中视觉、听觉、动作（甚至包括嗅觉）等行为的人机交互技术；这种信息处理系统已不再是建立在单维的数字化空间上，而是建立在一个多维的信息空间中，虚拟现实技术就是支撑这个多维信息空间的关键技术。综合运用“虚物实化”和“实物虚化”，使得虚拟环境中既有计算机创造出来的虚拟实体，又有真实世界物景。虚拟现实的概念在1965年由IvanSutherla发表《TheUltimateDisp》论文提出，并与1966年在MIT林肯实验室研制出第一台头盔式显示器；1993年美国波音公司将其应用于波音777的开发，1996年英国投入了世界第一套虚拟现实环球网络。九、 人机交互前景万物互联是人机交互领域前所未有的重大机遇。基于生物特征的识别技术、基于环境的情境识别技术，基于极致体验的全方面感知技术等，将在全球市场呈现强劲的需求趋势。如今，每小时有300万个苹果应