視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺，是人類感知世界最重要的五種途徑。其中與視覺、聽覺相關(guān)的各種影音產(chǎn)品，早已成為了現(xiàn)代人日常生活中不可或缺的部分。然而當您的指尖每天在智能手機和平板電腦的屏幕上生硬地劃過時，有沒有想過這其實白白浪費了上天賦予我們的靈敏觸覺？套用一句流行語：這實在是太不科學了。

慶幸的是，在科技研發(fā)人員的努力之下，這種暴殄天物的局面正在發(fā)生變化。通過微軟亞洲研究院在人機交互領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)，也許不用等上多久，我們就可以觸摸到一個更加真實的三維計算世界。下面就請大家走進微軟亞洲研究院，一起感受指尖上的精彩。

Haptics：用觸覺感受立體世界

模擬真實觸覺的Haptics

通過硬件與軟件結(jié)合的觸覺反饋機制，Haptics技術(shù)可以為人體模擬真實觸覺體驗。試想一下，如果我們將手指放在平板電腦或智能手機的屏幕上，就能感受到畫面中的物品逼真的材料質(zhì)地與紋理，那么這種體驗該是多么的身臨其境和震撼人心。

從人體感受輸入的角度來看，Haptics技術(shù)大致可以分為刺激表皮和刺激肌肉中的感受器這兩大類別。譬如許多用戶已經(jīng)非常熟悉的手機“振動”提示，就是一種表皮Haptics技術(shù)。但振動只是Haptics領(lǐng)域很小的一部分，并且在按鍵反饋等許多應(yīng)用場景下的效果都不甚理想。而觸覺能夠感受到的東西，遠比簡單的振動要多得多。針對Haptics這一嶄新的領(lǐng)域，微軟亞洲研究院的研究人員認為如同紅、綠、藍是光的三原色一樣，粗糙度、粘滯度、柔軟度很可能是觸覺的三個基本維度，并分別針對這三個維度展開了深入研究。

現(xiàn)有的人機交互技術(shù)大都基于視覺設(shè)計，用戶可以操作觸摸屏但無法獲得差異性的觸覺反饋。這好比人一出生就戴著一副手套，雖然手沒有感覺，但只要眼睛能看到東西，也能完成許多事情。然而，如果用戶的手能夠在屏幕不同位置感知到差異，那么人機交互就會從此發(fā)生質(zhì)的改變，甚至于完全顛覆我們現(xiàn)有的生活習慣和方式。當Haptics技術(shù)讓屏幕變成能夠讓用戶摸到、感受到不同反饋的時候，人們才會意識到：原來人機交互的用戶體驗，遠可以比現(xiàn)在做得更好。

然而要想從事Haptics領(lǐng)域的研究，往往需要跨越不同領(lǐng)域的技術(shù)，了解多個領(lǐng)域的專業(yè)知識。譬如振動反饋就不但要從電子工程和機械學角度知道如何有效利用電能、設(shè)計原件結(jié)構(gòu)，而且還要從心理學角度了解人體對哪些頻率的振動最為敏感。不過對于興趣廣泛的研究者來說，這也是從事該項工作的樂趣之一。

在玻璃表面感受紋理

在人們的傳統(tǒng)印象里，玻璃表面的觸感大都可以用“光滑如鏡”來形容。然而微軟的研究員們卻可以在同一塊玻璃表面，讓人感受到平滑和毛糙等不同的觸感甚至是紋理。這樣高端大氣上檔次的神奇“魔術(shù)”，又是通過什么樣的技術(shù)來實現(xiàn)的呢？

這種魔術(shù)的奧妙，就在于人的手指在撫摸不同質(zhì)地的物體時，能夠精準感知其表面不同大小的摩擦力。因此如果能夠根據(jù)需要隨時改變物體表面的摩擦力，那么就會讓人產(chǎn)生觸摸不同紋理的感覺。

微軟研究人員為我們展示了在智能手機和Surface平板電腦上分別運用不同原理產(chǎn)生變化的摩擦力。其中在手機上的超聲波振動（Ultrasonic Vibration）采用了四塊會使整塊玻璃上下振動的壓電片，其振動頻率為23KHz，人既聽不見也看不見，但是用手在上面移動時，手指和玻璃之間的空氣厚度會產(chǎn)生變化，空氣越厚，表面感覺越滑。當屏幕上顯示不同物體圖案時，用手指劃過就能感受到其表面摩擦力的變化，尤其在圖案交界邊緣的地方更是明顯。這樣用戶通過手指的移動，就可以實時體會到哪個地方比較毛糙、哪個地方比較平滑，由此對屏幕上的圖案形成感知。

而Surface采用的則是靜電原理，其玻璃與絕緣層之間有一層納米銦錫金屬氧化物涂層（ITO layer）。納米銦錫（ITO）是一種透明但可以導電的特殊金屬線，當電信號通過導電層時，手指皮膚中將產(chǎn)生極性相反的感應(yīng)電荷。雖然其電場很弱，但是如果手指來回劃動再根據(jù)手指位置改變信號，那么就能體會到手指與屏幕之間摩擦力的變化。對于用戶來說，由于電場力并不受其控制，所以就會產(chǎn)生屏幕摩擦系數(shù)正在變化的錯覺，就像是在觸摸玻璃表面的不同紋理。

鍵盤上的觸覺反饋

如果說觸摸屏是通過觸覺將信息傳遞給計算機，那么觸覺反饋（Haptic Feedback）技術(shù)就是通過計算機把觸覺反饋給人。為什么我們需要觸覺反饋技術(shù)？因為在有觸覺反饋的應(yīng)用環(huán)境下，人的手指能夠感覺到來自鍵盤等物件的反饋，甚至要比聽到聲音對打字更有幫助，更有利于提高用戶的打字速度和正確率。

舉例來說，在超薄鍵盤上打字時，盡管用戶可以看到輸入內(nèi)容，但是由于手指感受不到反饋，容易導致輸入速度和正確率雙雙降低，所以很多人都覺得這類鍵盤不好用，不實用。然而如果鍵盤能夠為用戶提供觸覺反饋的話，那么這類問題就能迎刃而解。

微軟亞洲研究院人機交互組采取的做法，是在PZT壓電片材料上面放一層金屬。在提供一個較大的電壓之后，壓電片會伸展變大，但是粘在壓電片下面的金屬也會對其形成約束，這樣的合力作用會產(chǎn)生一個很小的彎曲。于是用戶打字的時候，指尖就會感覺像是在敲擊真實的按鍵。在對照實驗中，擁有精確觸覺反饋的鍵盤無論是輸入速度還是正確率，都要明顯高出單純利用視覺反饋的鍵盤。

CHI 2014：人機交互的盛宴

跨越平臺和設(shè)備的交互

可穿戴設(shè)備相信是大家都非常感興趣的話題，如今研究可穿戴設(shè)備的學者越來越多，包括CHI 2014大會（人機交互領(lǐng)域首屈一指的國際年度盛會）上也出現(xiàn)了很多有趣的相關(guān)項目。比如通過穿戴式的設(shè)備，手表不僅能夠和用戶進行交互，而且還可以跨平臺和不同設(shè)備進行交互。

舉例來說，帶有傳感器的手表和手機可以檢測彼此的位置，譬如檢測手機目前是在用戶的左手還是右手，相對位置又是怎樣，從而實現(xiàn)交互功能，增強用戶的體驗式互動效果。endprint

在移動智能終端設(shè)備高度普及的今天，每一位用戶幾乎都同時擁有智能手機、平板電腦或是筆記本電腦等移動平臺，另外還可能有智能手表、智能眼鏡等電子設(shè)備。那么如何在不同的平臺和設(shè)備之間進行交互，就成為了人機交互領(lǐng)域研究人員密切關(guān)注的話題。因此如何實現(xiàn)跨平臺、跨設(shè)備的交互，也是本屆CHI 2014大會上非常熱門的主題之一。

PPT制作演示的好幫手

“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力?！痹鯓油ㄟ^現(xiàn)代科技提升用戶的生產(chǎn)力和創(chuàng)造力，譬如提高藝術(shù)家的創(chuàng)造力等，也是當前的熱門話題。在CHI 2014上，微軟亞洲研究院人機交互組發(fā)表了一些與演示工具相關(guān)的論文。其中的PitchPerfect項目就是為了幫助用戶更好地練習需要展示的PPT。

人們在制作PPT時常常會添加注釋，以幫助演講者更好地闡述內(nèi)容。PitchPerfect也是運用了同樣的原理，PitchPerfect使得用戶在制作PPT的同時， 為PPT中的每一個可視化元素添加文字注釋，標識每個元素的講解順序，并記錄預期的講解時間。這樣在練習時，用戶可通過細分元素更好地了解、熟悉和管理整個演講內(nèi)容，同時讓練習過程變得更加簡單。PitchPerfect還有錄音功能，演講者在練習時可以反復錄制，對演講進行修改和優(yōu)化。

對于演講者來說，熟悉PPT內(nèi)容和練習演講的過程往往非常痛苦。PitchPerfect可以優(yōu)化這一體驗。研究結(jié)果也表明，借助PitchPerfect系統(tǒng)，用戶可以更有效、更豐富地闡述相關(guān)內(nèi)容，整體演講表現(xiàn)也有所提升。

微軟的另一個Turning Point項目，則是練習過程中需要用到的其他工具。通常在剛開始準備PPT時，人們總是希望呈現(xiàn)很多圖片和文字，Turning Point可以幫助用戶以結(jié)構(gòu)化的方式組織和管理這些材料。用戶可以先添加準備好的材料和圖片等多媒體內(nèi)容，然后在頭腦風暴環(huán)節(jié)討論如何將圖片和文字進行分類分組，再根據(jù)內(nèi)容和應(yīng)用場景選擇預先設(shè)定的模板。在Turning Point的幫助下，用戶可以對整個演講內(nèi)容和情節(jié)有一個更好的設(shè)計。

手機沉迷問題有治了

作為一位成年人，我要痛心疾首地說：現(xiàn)在韓國青少年過度使用手機的問題非常嚴峻，他們更喜歡用手機玩游戲、發(fā)信息，而不是跟朋友進行面對面的交流。什么？你說這種現(xiàn)象到處都是？好吧我承認，這其實是一個世界性的難題。

為了解決這一難題，微軟亞洲研究院與韓國高等科技學院（Korea Advanced Institute of Science and Technology）的教授合作開展了針對青少年手機使用情況的科研項目。該項目對韓國學生進行了觀察，研究學生使用手機的習慣以及對手機沉迷的程度。研究表明，沉迷手機的學生比普通人更頻繁地使用手機，甚至于整天在使用手機。理由是如果不經(jīng)常看手機會擔心錯過一些訊息，比如朋友從Facebook或其他應(yīng)用上發(fā)來的通知等。該項目希望通過相關(guān)研究，能夠幫助這些青少年減少使用手機的時間，并且已經(jīng)取得了很好的效果。

由此我們可以看到，HCI人機交互領(lǐng)域的研究覆蓋面非常廣，包括硬件、軟件、應(yīng)用甚至涉及社會學和心理學等?？梢奌CI并不僅僅局限于IT技術(shù)，但不管其研究領(lǐng)域和形式有多大差異，最終目的都是為人類的工作和生活提供幫助，以及解決現(xiàn)有的社會問題。

有吸引力的屏幕

在沒有觸覺反饋的手機或平板屏幕上操作，用戶有時難免會誤觸選項，而這有可能帶來無法挽回的損失。Vacuum Touch項目正是為了解決這一問題而生。值得一提的是，該項目是由微軟亞洲研究院的研究員和實習生共同完成的。

在空氣泵、閥門組、微控制器、電容傳感器等元件的作用下，Vacuum Touch會在屏幕下面產(chǎn)生一定的空氣吸力，用戶手指在點擊屏幕相應(yīng)位置時會有被吸進去的感覺，這也是一種觸覺反饋。在這樣的環(huán)境中，假設(shè)用戶想要刪除一個非常重要的文件，在彈出刪除確認對話框時，選項“no”會對用戶手指有更大的吸引力，以防止出現(xiàn)誤刪。

張虹

微軟亞洲研究院高級研究員

人機交互組經(jīng)理

我們的雙手既能感受巖石的鋒利堅硬，也能體會絲綢的飄逸輕柔，能分辨沙土的松散干燥，也能區(qū)別油水的濕潤粘稠。敏感的觸覺讓我們能清楚知道書是否多翻過了一頁，即使在黑暗環(huán)境，我們也能只憑觸覺系好鞋帶，扣好襯衣紐扣，摸到鑰匙孔打開門鎖；然而在寒冷的冬日，當雙手不再自如靈活，你也許體會過縱使有雙眼的幫助，仍無法做好這些事。

然而當我們與“玻璃下的圖片”進行交互時，其實是以視覺作為反饋的唯一方式，正如同將麻醉劑注入雙手，指尖對所有界面的觸覺感受都別無二致——在這樣的二維加視覺式的交互中，我們浪費了造物主賦予的兩平米肌膚、兩百個關(guān)節(jié)與六百塊肌肉。而Haptics正是一門研究如何讓每個人的觸覺都能用于人機交互的前沿學科。

從鮮為人知的術(shù)語，到被寄予希望的未來技術(shù)，Haptics正逐漸走向我們的日常工作和生活。Amara法則說，我們常常高估科技的短期影響力，而又低估其長期影響力。在互聯(lián)網(wǎng)世界逐漸三維化，并越來越和現(xiàn)實世界水乳交融的過程里，人和機器的交互界面將不再受限于玻璃平面之下的二維世界法則，會變得跟現(xiàn)實世界一樣細膩豐富。要讓夢想更快的實現(xiàn)，還有賴于研究者們更多的關(guān)注和科研突破。

從某種角度來說，微軟的產(chǎn)品應(yīng)用有著很高的普及率，很多人都會去體驗和使用。如果我們重新定義和設(shè)計了人機交互的界面以后，那么大家就再也不想回到?jīng)]有觸覺的時代了。這是我的一個理想。

Koji Yatani

微軟亞洲研究院副研究員

我是微軟亞洲研究院人機交互組的成員，我的研究主要致力于提升人機交互的體驗和效率。人機交互強調(diào)人與計算機之間交互的關(guān)系，關(guān)注與人和計算機相關(guān)的方方面面。

CHI全稱為“ACM SIGCHI計算系統(tǒng)中的人因?qū)W會議（ACM SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems）”，是人機交互（Human-Computer Interaction，簡稱HCI）領(lǐng)域內(nèi)首屈一指的國際盛會。每年約有3000多位學者從世界各地慕名而來。也就是說，全世界的業(yè)界學者幾乎都會到場，這正是我們熱衷于參加CHI會議的重要原因之一。會上不僅有工業(yè)界的代表、學術(shù)界前沿的教授，還會吸引眾多非常有才華的學生。微軟亞洲研究院也致力于挖掘這些有才華的學生，與他們進行一些溝通和合作。我也非常樂意與大家一同分享來自CHI 2014大會的精彩內(nèi)容。endprint