人機(jī)界面（Human Machine Interaction，簡稱HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。

人機(jī)界面是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機(jī)結(jié)合面。信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點(diǎn)線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。大量運(yùn)用在工業(yè)與商業(yè)上，簡單的區(qū)分為“輸入”（Input）與“輸出”（Output）兩種，輸入指的是由人來進(jìn)行機(jī)械或設(shè)備的操作，如把手、開關(guān)、門、指令（命令）的下達(dá)或保養(yǎng)維護(hù)等，而輸出指的是由機(jī)械或設(shè)備發(fā)出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機(jī)接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機(jī)械，也能使機(jī)械發(fā)揮最大的效能并延長使用壽命，而市面上所指的人機(jī)接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。

由于受傳統(tǒng)觀念的影響，很長一段時(shí)間里，人機(jī)界面一直不為軟件開發(fā)人員所重視，認(rèn)為這純粹是為了取悅用戶而進(jìn)行的低級活動，沒有任何實(shí)用價(jià)值。評價(jià)一個(gè)應(yīng)用軟件質(zhì)量高低的唯一標(biāo)準(zhǔn)，就是看它是否具有強(qiáng)大的功能，能否順利幫助用戶完成他們的任務(wù)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)的迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)的存儲容量、運(yùn)行速度和可靠性等技術(shù)性能指標(biāo)有了顯著的提高，計(jì)算機(jī)硬件的生產(chǎn)成本卻大幅度下跌，個(gè)人計(jì)算機(jī)日益普及。新一代的計(jì)算機(jī)用戶，在應(yīng)用軟件的可操作性以及軟件操作的舒適性等方面對應(yīng)用軟件提出了更高的要求除期望所用的軟件擁有強(qiáng)大的功能外，更期望應(yīng)用軟件能盡可能的為他們提供一個(gè)輕松、愉快、感覺良好的操作環(huán)境。這表明，人機(jī)界面的質(zhì)量已成為一個(gè)大問題，友好的人機(jī)界面設(shè)計(jì)已經(jīng)成為應(yīng)用軟件開發(fā)的一個(gè)重要組成部分。

1 人機(jī)界面的風(fēng)格分析

這里所指的人機(jī)界面的風(fēng)格，是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的用戶界面上控制輸入的方法，大致經(jīng)過了四代的演變：

1.1命令語言：在圖形顯示、鼠標(biāo)、高速工作站等技術(shù)出現(xiàn)之前，現(xiàn)實(shí)可行的界面方式只能是命令和詢問方式，通信完全以正文形式并通過用戶命令和用戶對系統(tǒng)詢問的響應(yīng)來完成。這種方式使用靈活，便于用戶發(fā)揮其創(chuàng)造性，對熟練的用戶有很高的工作效率，但對一般用戶來說要求高，易出錯(cuò)，不友善并難于學(xué)習(xí)，它的錯(cuò)誤處理能力也較弱。

1.2菜單選項(xiàng)：這種方式與命令行方式相比不易出錯(cuò)，可以大大縮短用戶的培訓(xùn)時(shí)間，減少用戶的擊鍵次數(shù)，可以使用對話管理工具，錯(cuò)誤處理能力有了顯著提高。但使用起來仍然乏味，可能出現(xiàn)菜單層次過多及菜單選項(xiàng)復(fù)雜的情形，必須逐級進(jìn)行選擇，不能一步到位，導(dǎo)致交互速度顯得太慢。

1.3面向窗口的點(diǎn)選界面此類界面亦稱WIMP界面，即窗口(Windows)、圖標(biāo)(Icons)、菜單(Menus)、指示器(PointingDevice)四位一體，形成桌面(Desktop)。這種方式能同時(shí)顯示不同種類的信息，使用戶可在幾個(gè)工作環(huán)境中切換而不丟失幾個(gè)工作之間的聯(lián)系，用戶可通過下拉式菜單方便執(zhí)行控制型和對話型任務(wù)，引入圖標(biāo)、按鈕和滾動桿技術(shù)，大大減少鍵盤輸入，對不精于打字的用戶無疑提高了交互效率。

1.4自然語言使用自然語言與應(yīng)用軟件進(jìn)行通信，把第三代界面技術(shù)與超文本、多任務(wù)概念結(jié)合起來，使用戶可同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)(以用戶的觀點(diǎn))。

隨著文字、圖形、語音的識別與輸術(shù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，多媒體技術(shù)在人機(jī)界面開發(fā)領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展，自然語言風(fēng)格的人機(jī)界面將得以迅速的發(fā)展，最終走向?qū)嵱没?/span>

2 人機(jī)界面的設(shè)計(jì)原則

人機(jī)界面設(shè)計(jì)的好壞與設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有直接有關(guān)系，有些原則對幾乎所有良好的人機(jī)界面的設(shè)計(jì)都是適用的，一般地可從可交互性、信息、顯示、數(shù)據(jù)輸入等方面考慮：

原則1：在同一用戶界面中，所有的菜單選擇、命令輸入、數(shù)據(jù)顯示和其他功能應(yīng)保持風(fēng)格的一致性。風(fēng)格一致的人機(jī)界面會給人一種簡潔、和諧的美感。原則2：對所有可能造成損害的動作，堅(jiān)持要求用戶確認(rèn)，例如提問“你肯定……?”等，對大多數(shù)動作應(yīng)允許恢復(fù)(UNDO)，對用戶出錯(cuò)采取寬容的態(tài)度。原則3：用戶界面應(yīng)能對用戶的決定做出及時(shí)的響應(yīng)，提高對話、移動和思考的效率，最大可能的減少擊鍵次數(shù)，縮短鼠標(biāo)移動距離，避免使用戶產(chǎn)生無所適從的感覺。原則4：人機(jī)界面應(yīng)該提供上下文敏感的求助系統(tǒng)，讓用戶及時(shí)獲得幫助，盡量用簡短的動詞和動詞短語提示命令。原則5：合理劃分并高效使用顯示屏。僅顯示與上下文有關(guān)的信息，允許用戶對可視環(huán)境進(jìn)行維護(hù)：如放大、縮小圖像；用窗口分隔不同種類的信息，只顯示有意義的出錯(cuò)信息，避免因數(shù)據(jù)過于費(fèi)解造成用戶煩惱。原則6：保證信息顯示方式與數(shù)據(jù)輸入方式的協(xié)調(diào)一致，盡量減少用戶輸入的動作，隱藏當(dāng)前狀態(tài)下不可選用的命令，允許用戶自選輸入方式，能夠刪除無現(xiàn)實(shí)意義的輸入，允許用戶控制交互過程。

上述原則都是進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的最基本的原則，除此之外還有許多設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)考慮，比如如何正確的使用顏色等。

3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)的過程

人機(jī)界面的設(shè)計(jì)過程可分為以下幾個(gè)步驟：

3.1創(chuàng)建系統(tǒng)功能的外部模型設(shè)計(jì)模型主要是考慮軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、總體結(jié)構(gòu)和過程性描述，界面設(shè)計(jì)一般只作為附屬品，只有對用戶的情況(包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個(gè)性、種族背景等)有所了解，才能設(shè)計(jì)出有效的用戶界面；根據(jù)終端用戶對未來系統(tǒng)的假想(簡稱系統(tǒng)假想)設(shè)計(jì)用戶模型，最終使之與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)后得到的系統(tǒng)映象(系統(tǒng)的外部特征)相吻合，用戶才能對系統(tǒng)感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時(shí)要充分考慮系統(tǒng)假想給出的信息，系統(tǒng)映象必須準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)的語法和語義信息?？傊?，只有了解用戶、了解任務(wù)才能設(shè)計(jì)出好的人機(jī)界面。

3.2確定為完成此系統(tǒng)功能人和計(jì)算機(jī)應(yīng)分別完成的任務(wù)

任務(wù)分析有兩種途徑。一種是從實(shí)際出發(fā)，通過對原有處于手工或半手工狀態(tài)下的應(yīng)用系統(tǒng)的剖析，將其映射為在人機(jī)界面上執(zhí)行的一組類似的任務(wù)；另一種是通過研究系統(tǒng)的需求規(guī)格說明，導(dǎo)出一組與用戶模型和系統(tǒng)假想相協(xié)調(diào)的用戶任務(wù)。

逐步求精和面向?qū)ο蠓治龅燃夹g(shù)同樣適用于任務(wù)分析。逐步求精技術(shù)可把任務(wù)不斷劃分為子任務(wù)，直至對每個(gè)任務(wù)的要求都十分清楚；而采用面向?qū)ο蠓治黾夹g(shù)可識別出與應(yīng)用有關(guān)的所有客觀的對象以及與對象關(guān)聯(lián)的動作。

3.3考慮界面設(shè)計(jì)中的典型問題

設(shè)計(jì)任何一個(gè)機(jī)界面，一般必須考慮系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間、用戶求助機(jī)制、錯(cuò)誤信息處理和命令方式四個(gè)方面。系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長是交互式系統(tǒng)中用戶抱怨最多的問題，除了響應(yīng)時(shí)間的絕對長短外，用戶對不同命令在響應(yīng)時(shí)間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機(jī)制宜采用集成式，避免疊加式系統(tǒng)導(dǎo)致用戶求助某項(xiàng)指南而不得不瀏覽大量無關(guān)信息；錯(cuò)誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準(zhǔn)確的術(shù)語描述，同時(shí)還應(yīng)盡可能提供一些有關(guān)錯(cuò)誤恢復(fù)的建議。此外，顯示出錯(cuò)信息時(shí)，若再輔以聽覺(鈴聲)、視覺(專用顏色)刺激，則效果更佳；命令方式最好是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。

3.4借助CASE工具構(gòu)造界面原型，并真正實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)模型軟件模型一旦確定，即可構(gòu)造一個(gè)軟件原形，此時(shí)僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據(jù)反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統(tǒng)假想一致為止。一般可借助于用戶界面工具箱(Userinterfacetoolkits)或用戶界面開發(fā)系統(tǒng)(Userinterfacedevelopmentsystems)提供的現(xiàn)成的模塊或?qū)ο髣?chuàng)建各種界面基本成分的工作。

4 人機(jī)界面設(shè)計(jì)的評價(jià)

怎樣評價(jià)一個(gè)人機(jī)界面設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般地，評價(jià)可以從以下幾個(gè)主要方面進(jìn)行考慮：(1)用戶對人機(jī)界面的滿意程度；(2)人機(jī)界面的標(biāo)準(zhǔn)化程度；(3)人機(jī)界面的適應(yīng)性和協(xié)調(diào)性；(4)人機(jī)界面的應(yīng)用條件；(5)人機(jī)界面的性能價(jià)格比。

目前人們習(xí)慣于用“界面友好性”這一抽象概念來評價(jià)一個(gè)人機(jī)界面的好壞，但“但面友好”與“界面不友好”恐怕無人能定一個(gè)確切的界線，一般認(rèn)為一個(gè)友好的人機(jī)界應(yīng)該至少具備以下特征：(1)操作簡單，易學(xué)，易掌握；(2)界面美觀，操作舒適；(3)快速反應(yīng)，響應(yīng)合理；(4)用語通俗，語義一致。

需指出，一個(gè)用戶界面設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣，最終還得由用戶來判定，因?yàn)檐浖枪┯脩羰褂玫?，軟件的使用者才是最有發(fā)言權(quán)的人。