1．1 人機交互（Human-Computer Interaction,HCI）
人機交互技術(Human-Computer Interaction Techniques)是指通過計算機輸入、輸出設備，以有效的方式實現人與計算機對話的技術。它包括機器通過輸出或顯示設備給人提供大量有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息及提示請示等，人通過輸入設備給機器輸入有關信息，回答問題等。人機交互技術是計算機用戶界面設計中的重要內容之一。它與認知學、人機工程學、心理學等學科領域有密切的聯系。

1946年：由指示燈和機械開關組成的操縱界面
1980年代：由終端和鍵盤組成的字符界面
1990年代：由多種輸入設備和光柵圖形顯示設備構成的圖形用戶界面(GUI)， PC，工作站，WIMP(W-windows、I-icons、M-menu、P-pointing devices)界面，所見即所得
21世紀：虛擬現實（VR）技術的應用(發展方向)

1.2 人機交互的發展
人機交互（Human-Computer Interaction,HCI），就是人與機器的交互，本質上是指人與計算機的交互，或者可以理解為人與"含有計算機的機器"的交互。為了以下討論方便，我們現把"計算機"和"含有計算機的機器"，通稱為計算機。人機交互研究的最終目的在于探討如何使所設計的計算機能幫助人們更安全，更高效地完成所需的任務。

自1946年世界上第一臺數字計算機ENIAC誕生以來，計算機技術取得了驚人的發展。但計算機仍然是一種工具，一種高級的工具，它是人腦，人手，人眼等的擴展，因此它仍然受到人的支配，控制，操縱和管理。在計算機所完成的任務中，有大量是人與計算機配合共同完成的。在這種情況下，人與計算機需要進行相互間的通信，即所謂的人機交互。其實現人與計算機之間通信的硬，軟件系統即為交互系統。

交互系統通常包括計算機通過輸出或顯示設備給人提供大量信息及提示，以及人通過輸入設備向計算機輸入有關信息，問題回答等。從計算機早期的面板開關，顯示燈和穿孔紙帶等交互裝置，發展到今天的視線跟蹤，語音識別，手勢輸入，感覺反饋等具有多種感知能力的交互裝置。人機界面經歷了手工操作，命令語言和圖形用戶界面（GUI）的三個階段。

人機交互的發展大致可以分為四個階段：
初創期（1929-1970）1959年美國學者B.Shackel從人在操縱計算機時如何才能減輕疲勞出發，提出了被認為是人機界面的第一篇文獻的關于計算機控制臺設計的人機工程學的論文。1960年，Liklider JCK首次提出"人機緊密共棲（Human-Computer Close Symbiosis）"的概念，被視為人機界面學的啟蒙觀點。1969年在英國劍橋大學召開了第一次人機系統國際大會，同年第一份專業雜志"國際人機研究（IJMMS）"創刊。可以說，1929年是人機界面學發展史的里程碑。

奠基期（1970-1979）此時期出現了兩件重要的事件：（1）從1970年到1973年出版了四本與計算機相關的人機工程學專著，為人機交互界面的發展指明了方向。（2）在1970年成立了兩個HCI研究中心：一個是英國的Loughbocough大學的HUSAT研究中心，另一個是美國Xerox公司的Palo Alto研究中心。

發展期（1980-1995）20世紀80年代初期，學術界相繼出版了六本專著，對最新的人機交互研究成果進行了總結。人機交互學科逐漸形成了自己的理論體系和實踐范疇的架構。理論體系方面，從人機工程學獨立出來，更加強調認知心理學以及行為學和社會學的某些人文科學的理論指導；實踐范疇方面，從人機界面（人機接口）拓延開來，強調計算機對于人的反饋交互作用。"人機界面"一詞被"人機交互"所取代。HCI中的"I"，也由"Interface(界面/接口)"變成了"Interaction(交互)"。

提高期 （1996- ）20世紀90年代后期以來，隨著高速處理芯片，多媒體技術和Internet Web技術的迅速發展和普及，人機交互的研究重點放在了智能化交互，多模態（多通道）-多媒體交互，虛擬交互以及人機協同交互等方面，也就是放在"以人為在中心"的人機交互技術方面。

交互的方式——人機交互過程實際上是一個輸入和輸出的過程，人通過人機界面向計算機輸入指令，計算機經過處理后把輸出結果呈現給用戶。人和計算機之間的輸入和輸出的形式是多種多樣的，因此交互的形式也是多樣化的，包括：數據交互、圖像交互、語音交互、行為交互等。

1．3 人機交互與人機界面的關系

人機交互是指人與機器的交互，本質上是人與計算機的交互。或者從更廣泛的角度理解：人機交互是指人與"含有計算機的機器"的交互。具體來說，人機交互用戶與"含有計算機機器"之間的雙向通信，以一定的符號和動作來實現，如擊鍵，移動鼠標，顯示屏幕上的符號/圖形等。這個過程包括幾個子過程：識別交互對象-理解交互對象-把握對象情態-信息適應與反饋等；而人機界面是指用戶與"含有計算機的機器系統"之間的通信媒體或手段，是人機雙向信息交互的支持軟件和硬件。這里"界面"定義為通信的媒體或手段，它的物化體現是有關的支持軟件和硬件，如帶有鼠標的圖形顯示終端等。

交互是人與機-環境作用關系/狀況的一種描述。界面是人與機-環境發生交互關系的具體表達形式。交互是實現信息傳達的情境刻畫，而界面是實現交互的手段。在交互設計子系統中，交互是內容/靈魂，界面是形式/肉體；然而在大的產品設計系統中，交互和界面，都只是解決人機關系的一種手段，不是最終目的，其最終目的是解決和滿足人的需求。

交互設計是從屬于產品系統的，是對成功的產品設計的一種強有力的支持與完善。

如果利用系統論的觀點，交互設計是從屬于產品設計系統的子系統。

1．4 操作界面Operator Interfaces / 人機界面 Human Machine Interface 在工業自動化中的應用

人機界面（Human-Machine Interface），是人與機器進行交互的操作方式，即用戶與機器互相傳遞信息的媒介，其中包括信息的輸入和輸出。好的人機界面美觀易懂、操作簡單且具有引導功能，使用戶感覺愉快、興趣增強，從而提高使用效率。 狹義的人機界面（Human Computer Interface）是計算機學科中最年青的分支學科之一。它是計算機科學和認知心理學兩大科學相結合的產物，它涉及當前許多熱門的計算機技術，如人工智能、自然語言處理、多媒體系統等，同時也是吸收了語言學、工業設計、人機工程學和社會學的研究成果，是一門交叉性、邊緣性、綜合性的學科。隨著計算機應用領域的不斷擴大，計算機已經變成一種商品，可以裝在人們的口袋里，用來幫助人們處理日常的辦公業務和生活事務，自然的人機界面與和諧的人機環境已逐步變成信息世界關心的焦點，尤其是在競爭激烈的市場環境之中，人性化的用戶界面更是計算機或者內藏計算機的各類裝置贏得客戶的重要品質。廣大的軟件研制人員和計算機用戶愈為迫切地需要符合"簡單、自然、友好、一致"原則的人機界面。