淺談人機工程學(xué)及其發(fā)展

王世慶 李春新 （華北理工大學(xué)，河北 唐山 063210）

1.1 人機工程學(xué)命名及定義

人的因素和人體工程學(xué)（通常被稱為HF＆E），也被稱為舒適性設(shè)計、功能和系統(tǒng)設(shè)計，是設(shè)計產(chǎn)品系統(tǒng)或流程以適當(dāng)考慮它們與人之間的相互作用的實踐。該領(lǐng)域已經(jīng)看到許多學(xué)科的貢獻，如心理學(xué)，工程學(xué)，生物力學(xué)，工業(yè)設(shè)計，生理學(xué)和人體測量學(xué)。從本質(zhì)上講，就是研究適合人體及其認(rèn)知能力的設(shè)計，裝置和過程的設(shè)計。“人為因素”和“人體工程學(xué)”這兩個術(shù)語本質(zhì)上是同義詞。

1.2 人機工程學(xué)起源與發(fā)展

在古代社會

人體工程學(xué)的基礎(chǔ)似乎是在古希臘文化的背景下進行的。大量的證據(jù)表明，公元前5世紀(jì)的希臘文明在工具、工作、工作場所的設(shè)計中使用了人體工程學(xué)原理。關(guān)于這一點的一個突出例子可以在Hippocrates（希波克拉底，希臘的名醫(yī)，稱醫(yī)藥之父）關(guān)于如何設(shè)計外科醫(yī)生工作場所以及如何安排他所使用的工具的描述中找到。考古記錄也顯示，早期的埃及王朝作出說明人體工程學(xué)原理的工具和家用設(shè)備。

在工業(yè)社會

19世紀(jì)，弗雷德里克·溫斯洛·泰勒（Frederick Winslow Taylor）開創(chuàng)了“科學(xué)管理學(xué)”（scientific management）的方法，提出了一種找到完成既定任務(wù)的最佳方法。泰勒發(fā)現(xiàn)，例如，他可以通過逐步減少煤鏟的大小和重量，使工人鏟起的煤量增加三倍，直到達到最快的挖掘速度。弗蘭克和莉蓮·吉爾布雷思擴大泰勒的方法在20世紀(jì)初制定“時間和動作研究”。

在第一次科學(xué)組織會議（1921）弗拉基米爾和弗拉基米爾尼古拉耶維奇批評泰勒主義。弗拉基米爾認(rèn)為，“勞動問題的最終理想不在于它（泰勒主義），而是在于勞動過程的這種組織中，從而產(chǎn)生效率最大化，最低限度的健康危害，沒有疲勞和保證健康的勞動人民的健康和全面的個人發(fā)展“。麥納西切夫拒絕了弗雷德里克·泰勒提出的把人變成機器的建議。單調(diào)乏味的工作是暫時的需要，直到可以開發(fā)相應(yīng)的機器。他還接著提出一個新的“ergology”學(xué)科，把工作作為重新組織工作的一個組成部分。這個概念被麥納西切夫的導(dǎo)師貝赫特列夫（Bekhterev）在他最后的會議報告中提到，只是把名字改成“人體學(xué)”。

1.3 人機工程學(xué)的體系及應(yīng)用

人類工程學(xué)專業(yè)領(lǐng)域的專業(yè)領(lǐng)域大致如下：物理人體工程學(xué)、涉及與身體活動有關(guān)的人體解剖學(xué)、人體測量學(xué)、生理學(xué)和生物力學(xué)。（相關(guān)主題包括工作姿勢，材料處理，重復(fù)動作，工作相關(guān)的肌肉骨骼疾病，工作場所布局，安全和健康。）

認(rèn)知人體工程學(xué)關(guān)注心理過程如感知、記憶推理和運動反應(yīng)，因為他們影響人與系統(tǒng)其它要素之間的相互作用，相關(guān)主題包括心理工作量決策能力熟練的表現(xiàn)。組織人體工程學(xué)涉及社會技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)化，包括組織結(jié)構(gòu)、政策和流程，相關(guān)主題包括溝通、資源管理工作設(shè)計，、作時間設(shè)計、團隊合作參與式設(shè)計、社區(qū)人機工程學(xué)合作、工作新功示范等。

第2章 人機工程學(xué)的發(fā)展新趨勢

2.1 網(wǎng)絡(luò)化人機工程

人機交互領(lǐng)域的許多研究都對以下方面感興趣：

用于設(shè)計新穎的計算機接口的方法，從而優(yōu)化用于期望屬性（例如可學(xué)習(xí)性或使用效率）的設(shè)計；用于實現(xiàn)接口的方法，例如通過軟件庫；評估和比較界面的可用性和其他所需特性的方法；更廣泛地研究人類計算機使用的方法及其社會文化含義；對計算機設(shè)計，計算機使用和HCI（Human-Computer Interaction）研究實踐背后的價值，進行批判性反思的觀點。

該領(lǐng)域的研究人員想要實現(xiàn)的愿景各不相同。當(dāng)追求認(rèn)知主義的觀點時，HCI的研究人員可能試圖使計算機界面與人類對其活動的心理模型保持一致。在追求后認(rèn)知主義的觀點時，HCI的研究人員可能試圖使計算機界面與現(xiàn)有的社會實踐或現(xiàn)有的社會文化價值觀相一致。

HCI的研究人員有興趣開發(fā)新的設(shè)計方法，試驗新設(shè)備，建立新的軟件和硬件系統(tǒng)原型，探索新的交互范式，開發(fā)交互模型和理論。

預(yù)計HCI的未來將基于目前現(xiàn)有前景的研究，包括以下特征：

無處不在的計算和通信。預(yù)計計算機將通過高速本地網(wǎng)絡(luò)，全國范圍內(nèi)的廣域網(wǎng)絡(luò)，以及通過紅外線，超聲波，蜂窩和其他技術(shù)，移植數(shù)據(jù)和計算服務(wù)將可以更便攜地訪問。

高功能的系統(tǒng)。系統(tǒng)可以有大量的與之相關(guān)的功能。有這么多的系統(tǒng)，大多數(shù)用戶，技術(shù)或非技術(shù)，沒有時間以傳統(tǒng)的方式學(xué)習(xí)（例如，通過厚厚的手冊）。

計算機圖形的大量可用性。計算機圖形功能，如圖像處理，圖形轉(zhuǎn)換，渲染和交互式動畫正在變得普遍，因為便宜的芯片可以包含在一般的工作站和移動設(shè)備中。

混合媒體。商業(yè)系統(tǒng)可以處理圖像、語音、視頻、文本、格式化的數(shù)據(jù)。這些可以通過用戶之間的通信鏈接進行交換。消費類電子產(chǎn)品（如立體聲音響，錄像機，電視機）和電腦的分離領(lǐng)域正在部分合并。計算機和印刷領(lǐng)域有望交叉融合。

信息工具。預(yù)計公共信息事業(yè)（如家庭銀行和購物）和專業(yè)化的行業(yè)服務(wù)（例如，飛行員的天氣）將會激增。隨著高帶寬交互的引入和接口質(zhì)量的提高，可以加速擴散速度。

2.2 虛擬化人機工程

在計算機中，虛擬化是指創(chuàng)建虛擬（而不是實際）版本的行為，包括虛擬計算機硬件平臺、存儲設(shè)備和計算機網(wǎng)絡(luò)資源。

虛擬化場景的示例：

評估備用操作系統(tǒng)：新操作系統(tǒng)可以在虛擬機內(nèi)運行，而不會改變主機操作系統(tǒng)。

服務(wù)器虛擬化：可以在一臺物理服務(wù)器上運行多臺虛擬服務(wù)器，以更充分地利用物理服務(wù)器的硬件資源。

復(fù)制特定環(huán)境：根據(jù)所使用的虛擬化軟件，虛擬機可以復(fù)制并安裝在多個主機上，或者恢復(fù)到以前備份的系統(tǒng)狀態(tài)。

創(chuàng)建受保護的環(huán)境：如果運行在虛擬機上的客戶機操作系統(tǒng)以難以修復(fù)的方式受損（例如在研究惡意軟件或安裝性能不佳的軟件時可能會發(fā)生），則可能會簡單地丟棄該虛擬機而不會損害主機系統(tǒng)，和下次使用的干凈的副本。

2.3 智能化人機系統(tǒng)

機器學(xué)習(xí)是自該領(lǐng)域開始以來人工智能研究的一個基本概念，是對通過經(jīng)驗自動改進的計算機算法的研究。

人工智能的進步為汽車行業(yè)的發(fā)展做出了貢獻。截至2016年，已有超過30家公司將AI用于制造無人駕駛汽車。與AI有關(guān)的幾家公司包括特斯拉，谷歌和蘋果。

許多組件有助于自動駕駛汽車的功能。這些車輛包括剎車，換道，碰撞預(yù)防，導(dǎo)航和制圖等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)以及高性能計算機一起被集成到一個復(fù)雜的車輛中。