人機交互軟件界面設計的重要性

朱若榕

引言

對普通人來說，“人機交互”這個詞可能有些陌生，但其實離人們的生活很近，人們日常使用的手機、電腦等設備都在進行人機交互，每一次交互都離不開人機界面（Human Machine Interface，簡稱HMI）。人機界面也被稱為用戶界面或用戶接口，它既是傳輸和交換信息的媒介，也是人與計算機之間的對話界面，是計算機系統的重要組成部分。通俗來說，人機界面可以實現人與計算機的交流溝通，這種溝通是雙向的，也是有效的，一個動態的、多樣化的、通俗易懂的界面能使交互的效率大大提升。手機和電腦的液晶屏常常被當作人機界面，人們每一次點擊屏幕或鼠標，都是系統和用戶之間在進行交互和信息交換，系統完成指令并給出反饋，人們接收這些反饋并給出下一步指令或結束整個操作，這是現在主流的人機交互過程，常參與人機交互的設備大都有著整潔美觀的人機界面和可信賴的操作系統。 人機界面的意義

作為人機系統的重要組成部分，人機界面是系統設計活動的關鍵。人機界面設計是為了在人機交互的過程中實現人機之間的相互交流，建立起用戶和機器之間的互通平臺，通過人機界面實現對計算機的精準操作，從而實現人與計算機的完美配合。因此，界面設計的關鍵在于如何構建一個完美的、和諧的界面[ 1 ]，只有這樣才能最大限度地方便人們操作，并提高用戶對計算機的感知和操作能力。對用戶來說，界面是由顯示器和控制器組成的。以智能手機為例，手機的顯示屏就是人機界面的主體部分，而按鍵和觸摸屏就是人們的控制器，人們在控制區域輸入想要查找的信息，手機通過顯示屏將信息反饋給用戶。

當前，用戶普遍需要更為高效和易操作的界面，界面開發者也意識到了界面設計的重要性[ 2 ]。隨著信息技術和電信行業的發展，行業中超過50%的項目設計和編程工作是針對用戶界面的。人機交互界面的設計對電子產品在市場上的受歡迎程度，以及計算機的安全性、實用性和用戶使用時的愉悅性至關重要。“與時俱進，開拓創新”一直是科技公司的生存法則，只有不停地對界面進行優化，提升人機交互系統的流暢度，科技公司才能在市場中站穩腳跟。

人機界面的演變

隨著科技的不斷進步與發展，僅對手機、電腦等電子產品的外觀進行設計和改進已經無法完全滿足使用者的需求，人們越來越注重操作系統的美觀性、便捷性以及易操作性，人機界面設計成為電子產品的加分項之一。人機界面設計是否科學合理對于電子產品而言至關重要，決定了電子產品在市場的受歡迎程度。因為對于普通用戶來說，他們評價一個電子產品的好壞，并不看設計語言和程序有多么復雜，而是關注電子產品的界面是否簡單明了、易于操作。

微軟公司是一家跨國電腦科技公司，它由比爾·蓋茨與保羅·艾倫創辦于1975年4月4日，總部位于美國華盛頓州雷德蒙德市，其研究出的Windows計算機操作系統家喻戶曉，但早期的Windows系統的設計并不像現在這樣美觀整潔。早期的Windows系統界面是由一個個有棱有角的方塊組成的，只適合了解計算機語言和編程的人操作。而現在的Windows系統更適合普通人操作，甚至連兒童都能掌握其操作方法。Windows的界面設計越來越大眾化，越來越符合當代人的審美，從晦澀的計算機指令到處處都有的提示和幫助，從二進制的一個個數字程序到流暢的UI，人機交互也隨著人機界面的優化進行了一次又一次的變革[ 3 ]。UI的全稱是User Interface，即用戶界面。UI的設計包含很多方面的內容，隨著應用軟件的普及，人們對軟件的使用體驗也提出了越來越高的要求，不僅要求軟件實用性強、功能多，還要求UI設計簡潔，從而提升體驗感。正所謂“人靠衣服馬靠鞍”，如果界面不能做到整潔美觀，將很難得到用戶的青睞。

人機界面能在人與計算機之間完成信息傳遞，是人類和計算機進行互動的一種方式。一個成功的人機界面設計可以使人與計算機的溝通更加有效，更加容易[ 4 ]。一個科學合理的人機界面應該滿足不同類型用戶的不同需求，因此，界面設計的可用性研究已經成為一個熱門話題，不重視界面設計的科技企業難逃被淘汰的命運。

人機界面設計未來的發展及走向

人機界面設計對人機交互來說至關重要。未來，人機界面將向著提升用戶操作性和體驗感的方向發展，但交互問題仍然是困擾人機交互領域繼續發展的最大問題。例如如今風頭正盛的汽車自動駕駛技術，汽車合法合規地在馬路上自動駕駛需要哪些技術的支持？這些技術又將發展到什么程度？普通用戶并不需要完全理解這些問題，他們只需在汽車的操作屏幕上點擊開啟自動駕駛按鍵，汽車的計算機程序就會發出指令，開始自動駕駛。目前，自動駕駛已經成為汽車的常見功能，或許在未來，汽車將不再設計方向盤，只需要一塊屏幕、一個界面、幾個選項，就可以完成駕駛，人們只需在屏幕上輸入目的地，汽車就會自動駕駛到指定地點。在未來，人們只需在簡潔的界面上點擊幾個按鍵，操作幾個選項，就能完成超乎想象的事情。

用戶與計算機之間的有效交互有利于人機交互技術更上一層樓，為以后研究人工智能或其他技術提供了幫助，所以，良好的界面設計是打開人與計算機交際大門的鑰匙。隨著科技的飛速發展，現在的人機交互不再局限于屏幕和觸控板，人們也可以通過非接觸的方法，例如語音、手勢、頭部和身體運動、面部表情、眼神變化等進行人機交互，這些方式顯著提高了人機交互的效率，不僅為技術人員提供了便利，也為身體狀況較差的老人甚至殘障人士提供了科技支持。

我國多家學術研究機構和大學已經開始將研究重心轉移到設計和開發新的人機交互界面上。如今，界面設計與許多重要領域息息相關，例如電信系統、軍事、教育和醫療系統等。界面設計的好壞不僅是計算機專家們需要考慮的問題，更上升到了國家的高度。2017年，國務院印發的《新一代人工智能發展規劃的通知》中指出，人工智能成為國際競爭的新焦點、經濟發展的新引擎，并提到了人機交互的重要內容，包括使用手勢和語音控制計算機和機器人系統的新方法、新的神經認知技術、腦機接口的方法和軟件以及增強現實技術（AR）[ 5 ]。筆者認為，高新技術的發展不僅為人機交互行業的快速發展提供了技術支持，也使界面設計者面臨著新的挑戰。

人機交互雖然已有幾十年的發展歷史，但有關方面的探索并未結束，新的技術和人機交互系統仍在不斷出現，在過去的幾年中，該領域得到了迅猛的發展[ 6 ]。總體來看，人們對人機交互系統的關注點逐漸從連接性、穩定性和實用性轉變為用戶體驗感。隨著人們需求的改變，越來越多的應用程序應運而生，這不僅促進了高新技術產業的蓬勃發展，也推動了全球化進程，世界正在發生一場重大的變革。

人機界面設計的原則

作為人機系統的使用者，人類在人機系統發展中扮演著至關重要的角色。人機界面的設計框架在很大程度上受到用戶需求的影響[ 7 ]。因此，在系統開發的初始階段，開發者應該對用戶的需求進行調研，從而確定系統設計方案。例如，有的用戶追求界面的簡潔，以快速找到自己需要的程序；有的用戶則追求界面功能的全面，以全方位地滿足自己的需求。因此，設計者在進行設計時，需要“對癥下藥”，掌握潛在用戶的內心想法，了解他們的使用目的，根據用戶的使用習慣及需求展開工作，保證人機界面設計的科學性。

以汽車駕駛為例，目前，很多汽車上都安裝了抬頭顯示器（又稱平視顯示器），簡稱HUD，它的作用是把時速、路線等重要的行車信息投影到前擋風玻璃上，讓駕駛員在不低頭、不轉頭的情況下就能看到時速、路線等重要信息。HUD顯示屏的設計既要滿足駕駛員的駕駛需求，輔助駕駛員安全駕駛，又要保證界面簡潔，信息直觀、易讀，防止駕駛員認知過載，影響安全駕駛。駕駛員在駕駛過程中需要關注前方路況、車輛的行駛情況以及與駕駛相關的人機信息交互情況。目前，大多數汽車抬頭顯示器系統只包含車速信息、轉向提醒、路況信息等功能。對于駕駛員來說，抬頭顯示器系統提供的這些信息是非常有幫助的，但其也需要時刻保持注意力高度集中。如果抬頭顯示器將整個汽車交互系統，包括影音娛樂系統都投影到擋風玻璃上，會造成界面內容過多，從而導致駕駛員分心，影響安全駕駛。因此，設計人員需要對界面進行科學嚴謹的設計。現在駕駛員在駕駛安裝了抬頭顯示器的汽車時，幾乎不再需要低頭查看時速、路線等信息，這在很大程度上減少了交通事故的發生。

人機界面設計還要注重視覺效果，即需要提高界面的表現力，需要基于目標用戶的需求及其對圖形、文字、格式等的理解而展開設計[ 8 ]。視覺設計包括色彩的搭配、圖形和圖像的處理、字體設計、頁面布局等。界面設計的主要目的是讓用戶更為輕松便捷地使用系統進行人機交互。高品質的視覺設計需要滿足以下幾點要求：

1.具有清晰整潔的界面，并允許用戶自定義界面中的內容布局等；

2.增強計算機的記憶功能，減少用戶的短期記憶負擔；

3.提供更多默認、撤銷和重做功能；

4.提供更多的界面快捷方式；

5.圖標設計需要重視用戶的建議；

6.通過色彩的搭配來增強圖形符號的視覺刺激，以不同的顏色區分不同功能區；

7.適當使用易于理解和識別的圖片及文字來提高視覺符號的辨識度；

8.界面的整體顏色控制在五種顏色以內，并盡量減少紅色和綠色的使用。

此外，在進行界面設計時還要注意動靜結合，靜態要素和動態要素的比例要適中，除了顏色、形狀、布局和字體等靜態要素外，還需要融入一些動態效果、視覺延遲等動態要素，通過動靜結合來增強用戶聽覺、觸覺等多感官的體驗，為用戶提供更好的使用體驗。

結語

本文介紹了人機交互技術中人機界面的概念，闡述了其重要性并探討了其對人機交互技術發展的關鍵影響。目前，計算機科學的某些領域已經較為成熟，曾經晦澀難懂的命令和指示符已被時代淘汰，開發更加易于操作的人機交互系統成為眾多科技企業發展的重點。人機界面是一座橋梁，將人類和新興科技連接起來；也是引路人，為人們打開一扇又一扇科技的大門，將人們帶入科技的世界。對于20世紀的人們來說，僅通過一部手機、一個軟件就可以和千里之外的家人見面，甚至還能向其轉賬付款，是難以想象的。但是如今，隨著技術的發展，手機、電腦等設備的出現將這些變成了可能，人們只需打開微信視頻就可以和遠方的親人見面聊天，只需一部手機就可以完成支付，而這一切都與人機界面的設計密不可分。人機界面將復雜的系統簡單化，運用科技的力量實現了萬物互聯，為人們的生活帶來了便利。

[1]孟宏偉，植賜佳.軟件人機交互界面測試方法淺析[J].電子世界，2021（24）：13-14.

[2]吳卉玲.基于人機交互的軟件開發系統設計探討[J].電腦知識與技術，2021，17（17）：72-73.

[3]姜嘉儀.基于軟件界面的智能手機人機交互連接[J].裝備制造技術，2021（06）：197-199+209.

[4]王星元.人機交互軟件界面設計的重要性探討[J].美與時代，2021（05）：99-101.

[5]林舒萍.自動駕駛時代的人機交互安全問題 評《人車路系統駕駛行為分析與安全支持》[J].安全與環境學報，2023，23（03）：977.

[6]劉思琪，齊志，王蔭南，等.基于車載的人機交互設計分析[J].汽車電器，2023（01）：46-48.

[7]許歡.基于智能算法的適老化智能家居人機交互系統設計[J].自動化與儀器儀表，2022（12）：16-19.

[8]孫媛媛.數字人：人機交互的革命[J].小康，2022（30）：24-26.

（作者單位：沈陽航空航天大學）