石 榮，劉 暢，陸 君

(1.電子信息控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610036；2.二炮裝備研究院第4研究所，北京 100085)

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電子對(duì)抗人機(jī)交互方式演變及驅(qū)動(dòng)因素分析

石 榮1，劉 暢1，陸 君2

(1.電子信息控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610036；2.二炮裝備研究院第4研究所，北京 100085)

概述了新的人機(jī)交互手段，分析了電子對(duì)抗人機(jī)交互中信息傳遞的架構(gòu)及其本質(zhì)，并討論了人機(jī)交互方式演變的主要驅(qū)動(dòng)因素，除了人機(jī)交互技術(shù)的進(jìn)步之外，還有電子對(duì)抗任務(wù)中機(jī)器對(duì)作戰(zhàn)人員的決策輔助，以及人員對(duì)機(jī)器的語(yǔ)義化信息處理輔助這兩大驅(qū)動(dòng)因素，揭示了隱藏在人機(jī)交互背后的智能互補(bǔ)協(xié)作這一潛在過(guò)程，展現(xiàn)出未來(lái)電子對(duì)抗應(yīng)用中人機(jī)合一的必然發(fā)展趨勢(shì)，為電子對(duì)抗更加高效的人機(jī)交互技術(shù)和設(shè)備的研制奠定了良好的基礎(chǔ)。

電子對(duì)抗；人機(jī)交互；人機(jī)接口；機(jī)器輔助；人工輔助；智能互補(bǔ)協(xié)作

0 引 言

電子對(duì)抗從誕生至今已有一百余年的歷史，在這一百年中電子對(duì)抗設(shè)備的種類越來(lái)越多，數(shù)量越來(lái)越大，應(yīng)用也越來(lái)越廣，無(wú)論是軍事還是民用，無(wú)論是團(tuán)體還是個(gè)人，越來(lái)越多的人員都會(huì)涉及到電子對(duì)抗活動(dòng)，并操作使用電子對(duì)抗設(shè)備。在這一過(guò)程中，如何讓電子對(duì)抗設(shè)備更加好用？如何讓相關(guān)人員進(jìn)一步用好電子對(duì)抗設(shè)備？成為電子對(duì)抗設(shè)備設(shè)計(jì)、制造、生產(chǎn)與維護(hù)過(guò)程中需要思考的一個(gè)重要問(wèn)題。在解答這一問(wèn)題時(shí)，人們往往會(huì)首先想到電子對(duì)抗設(shè)備中的人機(jī)交互環(huán)節(jié)，因?yàn)檫@一環(huán)節(jié)是人使用機(jī)器和機(jī)器反饋結(jié)果的最直觀的表現(xiàn)，如果能提供友好的人機(jī)交互接口，讓操作人員有更好的用戶體驗(yàn)，使大家在操作電子對(duì)抗設(shè)備過(guò)程中，就如同在日常生活中使用手機(jī)或平板電腦一樣方便；大家在利用電子對(duì)抗設(shè)備執(zhí)行任務(wù)的過(guò)程，就如同沉浸于電腦游戲之中一樣快樂(lè)。如果能達(dá)到如此境界，這樣的電子對(duì)抗設(shè)備當(dāng)然是好用的，而且大家也會(huì)自然地去用好這樣的設(shè)備，甚至?xí)矚g上使用這樣的電子對(duì)抗設(shè)備。就如同現(xiàn)代生活中的“手機(jī)依賴”和“電游癡迷”一樣，這樣的機(jī)器設(shè)備就會(huì)成為人們生產(chǎn)、生活所不可或缺的一部分。這一美好的愿景將是電子對(duì)抗科研技術(shù)人員長(zhǎng)期追求與努力的目標(biāo)。

電子對(duì)抗中人機(jī)交互的確是解決這一問(wèn)題的重要著手點(diǎn)，但這并不是全部，在人機(jī)交互的背后還有更深層次的因素。

本文針對(duì)這一問(wèn)題展開(kāi)了討論與分析，首先回顧了電子對(duì)抗設(shè)備人機(jī)交互方式的發(fā)展歷程，然后介紹了當(dāng)前流行的人機(jī)交互新方式，在此基礎(chǔ)上分析了電子對(duì)抗設(shè)備人機(jī)交互過(guò)程中信息傳遞模型，從而反映出電子對(duì)抗應(yīng)用中機(jī)器輔助條件下的人工決策判斷，以及人工輔助條件下的機(jī)器智能信息處理等特有過(guò)程，揭示了在電子對(duì)抗人機(jī)交互設(shè)計(jì)與應(yīng)用中隱藏于信息簡(jiǎn)單雙向傳遞背后的高價(jià)值信息的深層次加工處理和提煉挖掘的要求，同時(shí)也展示了未來(lái)人機(jī)合一的電子對(duì)抗的必然發(fā)展趨勢(shì)，從而為電子對(duì)抗人機(jī)交互新手段的設(shè)計(jì)和人機(jī)交互新技術(shù)的研發(fā)提供了借鑒，也為電子對(duì)抗設(shè)計(jì)者開(kāi)發(fā)出具有更好用戶體驗(yàn)的、高效的、智能化人機(jī)交互接口提供了重要參考。

1 電子對(duì)抗人機(jī)交互方式的發(fā)展回顧

1.1 上世紀(jì)中期的主要人機(jī)交互方式

雖然電子對(duì)抗在1904年的日俄海戰(zhàn)中就宣告誕生，但是真正的起步發(fā)展是20世紀(jì)40年代第二次世界大戰(zhàn)中由敵我雙方激烈的雷達(dá)對(duì)抗的推動(dòng)而開(kāi)始的。上世紀(jì)中期從40年代一直持續(xù)到五、六十年代，這一時(shí)期電子對(duì)抗設(shè)備的人機(jī)交互方式非常簡(jiǎn)單，操作員向機(jī)器下達(dá)指令和輸入?yún)?shù)主要通過(guò)各種開(kāi)關(guān)、旋鈕和按鈕等方式，而機(jī)器向操作員反饋執(zhí)行結(jié)果則主要依靠各種指示燈、耳機(jī)和蜂鳴器等手段來(lái)實(shí)現(xiàn)。

操作員通過(guò)視覺(jué)來(lái)接收機(jī)器設(shè)備的反饋結(jié)果，通常采用一定數(shù)量的各色指示燈的亮與滅的不同狀態(tài)組合來(lái)表示編碼之后的各種信息，有的還通過(guò)各種機(jī)械裝置的輔助配合，借助視覺(jué)暫留效應(yīng)將相關(guān)結(jié)果傳遞給操作人員。例如在第二次世界大戰(zhàn)中美軍使用的APR-2型自動(dòng)頻率掃描偵察接收機(jī)就采用了一個(gè)小型的能被輸入信號(hào)激勵(lì)的氖燈，這個(gè)氖燈安裝在一個(gè)76.2 mm旋轉(zhuǎn)圓盤的邊緣，圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)速度等于接收機(jī)頻率掃描的速度，該速度可變，最大可達(dá)每秒鐘60轉(zhuǎn)，由于人眼的視覺(jué)暫留效應(yīng)，在偵察接收機(jī)截獲到目標(biāo)信號(hào)時(shí)，就會(huì)在與該信號(hào)對(duì)應(yīng)的頻率刻度上出現(xiàn)一個(gè)明亮的紅色標(biāo)志，操作員以此來(lái)獲得被測(cè)信號(hào)的頻率值[1]。另一個(gè)典型例子是20世紀(jì)50年代安裝在美軍B-47B飛機(jī)副駕駛員座位前的APS-54型雷達(dá)告警接收機(jī)，該設(shè)備的控制單元面板上裝有一套簡(jiǎn)單的四象限指示燈顯示裝置，用以指示威脅雷達(dá)所發(fā)射信號(hào)的概略來(lái)波方向，控制單元面板上還有一個(gè)紅色指示燈，當(dāng)威脅雷達(dá)跟蹤照射飛機(jī)時(shí)，紅燈就點(diǎn)亮，由此而產(chǎn)生視覺(jué)告警信息，提示飛行員采取相應(yīng)的對(duì)抗或規(guī)避行動(dòng)[2]。

通過(guò)聽(tīng)覺(jué)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備執(zhí)行結(jié)果的反饋，主要是利用耳機(jī)和蜂鳴器來(lái)產(chǎn)生特殊音調(diào)的聲音，從聽(tīng)覺(jué)上給操作員以相關(guān)的信息。例如第二次世界大戰(zhàn)中美軍使用的XARD電子情報(bào)偵察接收機(jī)，該接收機(jī)的天線上接了一個(gè)四分之一波長(zhǎng)的匹配器，在搜索頻譜時(shí)操作員將一根短路棒插在匹配器上面上下滑動(dòng)，當(dāng)操作員聽(tīng)到截獲到雷達(dá)信號(hào)檢波后視頻脈沖激勵(lì)耳機(jī)發(fā)出的“滋滋”聲音時(shí)，便能從匹配器的刻度上讀出該信號(hào)所對(duì)應(yīng)的頻率[1]。由于當(dāng)時(shí)視覺(jué)顯示設(shè)備的缺乏，所以二戰(zhàn)期間大部分雷達(dá)偵察活動(dòng)中截獲到雷達(dá)信號(hào)的參數(shù)都是通過(guò)操作員由耳朵“聽(tīng)”出來(lái)的。除此之外，當(dāng)時(shí)還使用了紙帶記錄儀、磁帶記錄儀、數(shù)碼管、示波器等作為人機(jī)交互的輸出設(shè)備。

在人向機(jī)器下達(dá)指令和輸入?yún)?shù)方面，操作員則是通過(guò)身體四肢去控制各種形式的開(kāi)關(guān)、旋鈕、按鈕以及操縱桿等裝置，將人要向機(jī)器傳遞的信息，通過(guò)旋鈕轉(zhuǎn)動(dòng)的角度、開(kāi)關(guān)和按鈕的不同狀態(tài)，采用操縱桿處于不同位置等方式傳遞給機(jī)器。前面所講的XARD電子情報(bào)偵察接收機(jī)中匹配器上滑動(dòng)的短路棒也是一種人機(jī)交互的輸入方式，通過(guò)短路棒上的不同位置來(lái)表示不同的信息。再如第二次世界大戰(zhàn)中盟軍研制的SCR-587機(jī)載電子情報(bào)接收機(jī)就采用旋鈕的旋轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)諧，進(jìn)而改變接收機(jī)的工作頻率[1]。

上述人機(jī)交互方式在早期電子對(duì)抗設(shè)備中經(jīng)常使用，直到現(xiàn)在該方式仍然沒(méi)有退出歷史舞臺(tái)，一部分轉(zhuǎn)換成了其它的表現(xiàn)形式，而另一部分則保留下來(lái)，只是這一人機(jī)交互方式所占的比例已經(jīng)變得越來(lái)越小了。

1.2 上世紀(jì)后期的主要人機(jī)交互方式

上世紀(jì)后期主要是從70年代到90年代這段時(shí)期，也是電子對(duì)抗的大發(fā)展時(shí)期。這一時(shí)期的人機(jī)交互方式也隨之取得了巨大的進(jìn)步。

特別是機(jī)器語(yǔ)音輸出信息從20世紀(jì)60年代末至70年代初就開(kāi)始出現(xiàn)了。當(dāng)時(shí)美軍在戰(zhàn)區(qū)執(zhí)行飛行任務(wù)的直升機(jī)駕駛員的工作負(fù)擔(dān)很重，他們不可能將太多的注意力集中在雷達(dá)告警接收機(jī)的顯示器上，經(jīng)常發(fā)生駕駛員沒(méi)有注意到顯示器上顯示的該飛機(jī)已經(jīng)被火控雷達(dá)照射并鎖定的反饋信息，從而造成了極大的過(guò)失性危險(xiǎn)。

當(dāng)時(shí)為了解決這一問(wèn)題，美國(guó)達(dá)爾莫·維克托公司研制的APR-39A型雷達(dá)告警接收機(jī)中就設(shè)計(jì)了語(yǔ)音合成輸出功能。如果一部雷達(dá)正在監(jiān)視或跟蹤直升機(jī)，必須引起駕駛員的關(guān)注，該接收機(jī)將以語(yǔ)音的形式向外報(bào)告，如“SA-3，SA-3，方位正后方，截獲”，或“SA-6，SA-6，方位右前方60°，跟蹤”等；如果一枚導(dǎo)彈已經(jīng)發(fā)射并向該直升機(jī)飛來(lái)，就會(huì)有一個(gè)很大的聲音報(bào)告，如“導(dǎo)彈，導(dǎo)彈，方位正右方，發(fā)射”，駕駛員在聽(tīng)到上述信息后就必須快速操縱飛機(jī)進(jìn)行規(guī)避或采取相應(yīng)的對(duì)抗措施[3]。

這一時(shí)期隨著計(jì)算機(jī)的逐漸廣泛應(yīng)用，陰極射線管(CRT)顯示器、鍵盤和鼠標(biāo)等輸入設(shè)備的出現(xiàn)，人機(jī)交互的方式和接口物理形態(tài)也相應(yīng)發(fā)生了改變。在CRT顯示器上已經(jīng)能夠完全展示出以前僅由各種指示燈和數(shù)碼管提供的簡(jiǎn)單信息，除此之外，CRT顯示器還能輸出各種字符、文字、復(fù)雜圖形和圖像視頻等，能夠在人眼視覺(jué)上提供巨大的信息量，所以成為人機(jī)交互輸出設(shè)備中的主流。后來(lái)在顯示設(shè)備上CRT顯示器逐漸被液晶顯示器所替代，雖然液晶顯示器在視覺(jué)效果、展示度和集成度等方面比CRT顯示器更優(yōu)越，但是這類二維圖像輸出設(shè)備的交互本質(zhì)是相同的。

另外，鍵盤和鼠標(biāo)則成為操作員將信息編碼輸入到機(jī)器設(shè)備中的主要手段，鍵盤將人類長(zhǎng)期使用的文字信息以編碼的形式傳遞給機(jī)器，而鼠標(biāo)則是從形式上代替了以前的各種開(kāi)關(guān)、按鈕和旋鈕等需要人體四肢來(lái)操控的接口裝置，鼠標(biāo)通過(guò)與二維圖形顯示界面的結(jié)合，將上述接口以抽象的形式集中表現(xiàn)出來(lái)，大大節(jié)省了人機(jī)輸入時(shí)所需要的體力。鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器已經(jīng)成為這一時(shí)期電子對(duì)抗人機(jī)交互的主流設(shè)備，并且這一人機(jī)接口形式一直持續(xù)使用至今。

2 現(xiàn)今的人機(jī)交互新方式

近10年來(lái)隨著觸摸屏的出現(xiàn)，鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器已經(jīng)融合在了一個(gè)設(shè)備上，觸摸屏既是人機(jī)交互的輸入設(shè)備，同時(shí)也是輸出設(shè)備，它將二者有效地集成在了一起，當(dāng)然融合之后人機(jī)交互的緊密性和高效性也得到了進(jìn)一步的體現(xiàn)，特別是各種智能手機(jī)、平板電腦，通過(guò)人類手指之間的滑動(dòng)，就能將人腦中的信息傳遞給機(jī)器，這一方式體現(xiàn)了人類視覺(jué)與雙手之間的緊密配合。

而且當(dāng)前的觸摸顯示屏技術(shù)隨著商業(yè)化運(yùn)作的推動(dòng)，人機(jī)友好性得到了顯著提高，特別是在輸入環(huán)節(jié)上，這一發(fā)展過(guò)程中蘋(píng)果公司所發(fā)揮的作用是不可忽略的，它所創(chuàng)造的指尖滑動(dòng)識(shí)別技術(shù)，使以前古板的屏幕觸摸鍵盤式輸入方式得以極大地提升，再加上手寫(xiě)文字的識(shí)別，這樣一來(lái)，人們不僅可以通過(guò)觸摸按鍵方式來(lái)輸入信息，而且還可以通過(guò)直接的文字書(shū)寫(xiě)，并加上各種手指的動(dòng)作識(shí)別，將人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的人與人之間的信息交互方式在一定程度上映射到電腦上，從而人們?cè)谑褂迷O(shè)備時(shí)無(wú)需重新學(xué)習(xí)一種新的方式，只需要遵循已有的行為習(xí)慣并稍加擴(kuò)展就可以完成人機(jī)交互過(guò)程，所以這一人機(jī)交互方式獲得了商業(yè)市場(chǎng)上的極大成功。

除此之外，在語(yǔ)音與聽(tīng)覺(jué)方面的人機(jī)交互進(jìn)展也不可忽略。機(jī)器通過(guò)喇叭播放出來(lái)的語(yǔ)音、音樂(lè)和各種具有一定含義的聲音，通過(guò)人耳進(jìn)入大腦，從而完成信息從機(jī)器向人的傳遞過(guò)程。而反過(guò)來(lái)，隨著語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互中的輸入技術(shù)手段也進(jìn)一步提高了一個(gè)層次。

因?yàn)樵谌祟惖娜粘Ｉ钪?，口與耳是相互之間進(jìn)行信息交互的最主要的器官，一個(gè)人講話，另一個(gè)人聆聽(tīng)，信息便從一個(gè)人傳遞到了另一個(gè)人，反過(guò)來(lái)也是一樣。對(duì)于人和機(jī)器之間，人向機(jī)器講話，機(jī)器通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別而得到該話語(yǔ)中所包含的信息，這樣就完成了人向機(jī)器的信息傳遞過(guò)程。目前這一技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于手機(jī)上的語(yǔ)音自動(dòng)撥號(hào)，語(yǔ)音指令控制等方面。隨著后續(xù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，更多更強(qiáng)的語(yǔ)音輸入技術(shù)將會(huì)更加廣泛地應(yīng)用。

除了上述典型的人機(jī)交互新方式之外，實(shí)際上還有一些方式。例如基于數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的體態(tài)識(shí)別和情感交互、基于觸覺(jué)傳感器的數(shù)字手套、虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備等都可以成為一種人對(duì)機(jī)器的信息輸入設(shè)備，人們用手、腳、姿態(tài)、表情或身體的動(dòng)作等向機(jī)器設(shè)備輸入?yún)?shù)，下達(dá)指令。反過(guò)來(lái)，機(jī)器不僅通過(guò)音視頻設(shè)備，還可以通過(guò)壓力和氣味等途徑向人們提供可以理解的信息。將上述這些新的人機(jī)交互手段和技術(shù)應(yīng)用于電子對(duì)抗領(lǐng)域也是順理成章和指日可待的。

近兩三年來(lái)“可穿戴設(shè)備”這一新概念逐漸成為一個(gè)研究熱點(diǎn)，其主要是指直接穿在身上，或是整合到用戶的衣物或配件中的一種便攜式設(shè)備。在互聯(lián)網(wǎng)上可以感受到可穿戴電子設(shè)備的迅猛發(fā)展勢(shì)頭，主要品牌包括了谷歌、蘋(píng)果、三星、索尼、耐克、愛(ài)普生等各大廠商。所涉及的應(yīng)用領(lǐng)域囊括了娛樂(lè)、醫(yī)療、健康、運(yùn)動(dòng)、戶外、養(yǎng)老、母嬰、寵物、生活、安保等各個(gè)方面。

可穿戴電子設(shè)備的主流產(chǎn)品形態(tài)對(duì)于人體來(lái)說(shuō)從頭到腳幾乎全部覆蓋：以頭頸部為支撐的頭盔、頭帶、眼鏡、耳機(jī)、項(xiàng)鏈、項(xiàng)圈；以手部為支撐的手套、手表、手環(huán)、腕帶、戒指；以腳部為支撐的鞋襪和其它佩戴飾品；除此之外還包括服裝、背包、錢夾、拐杖等。其中具有代表性的產(chǎn)品包括Google Project Glass谷歌眼鏡、愛(ài)普生智能手表等。實(shí)際上“可穿戴設(shè)備”從另一方面也反映了人機(jī)交互的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)：更加人性化、微型化、智能化。人與機(jī)器之間信息傳遞的高效性和準(zhǔn)確性得到了進(jìn)一步的加強(qiáng)，人與機(jī)器之間的交互手段也不斷得到拓展，可以預(yù)見(jiàn)在不久的未來(lái)“可穿戴的電子信息對(duì)抗設(shè)備”將會(huì)誕生并會(huì)得到廣泛的應(yīng)用[4]。

3 電子對(duì)抗人機(jī)交互的本質(zhì)與驅(qū)動(dòng)因素分析

從計(jì)算機(jī)學(xué)科的角度看，人機(jī)交互中的“機(jī)”一般特指計(jì)算機(jī)[5]；但從廣義上講，人機(jī)交互中“機(jī)”的范疇更大，泛指能夠執(zhí)行一定功能的機(jī)器設(shè)備。世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)是第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束之后的1946年才誕生的，從前面的歷史回顧可知，在計(jì)算機(jī)用于電子對(duì)抗之前，電子對(duì)抗中人機(jī)交互活動(dòng)就已經(jīng)開(kāi)始了。在人機(jī)雙方的信息交換過(guò)程中，通常將人向機(jī)器傳輸信息的過(guò)程稱為輸入過(guò)程，對(duì)應(yīng)的設(shè)備稱為輸入設(shè)備，輸入設(shè)備傳遞信息主要是通過(guò)人身體四肢的運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生的，還有人的語(yǔ)音與體態(tài)的變化；反之，將機(jī)器向人傳輸信息的過(guò)程稱為輸出過(guò)程，對(duì)應(yīng)的設(shè)備稱為輸出設(shè)備，輸出設(shè)備主要是通過(guò)對(duì)人的感覺(jué)器官產(chǎn)生各種刺激來(lái)傳遞信息，人能夠直接接受外界信息的主要感知途徑是視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)，除此之外還有觸覺(jué)、嗅覺(jué)和味覺(jué)。當(dāng)然上述情況都是在人腦的統(tǒng)一支配下來(lái)與外界交換信息的一種方式而已，例如語(yǔ)音如果離開(kāi)了語(yǔ)言這一要素的支撐，人所發(fā)出的聲音中的信息量則會(huì)大大降低；符號(hào)如果離開(kāi)了文字這一要素的支撐，則書(shū)寫(xiě)本身這一動(dòng)作也不再具有更多的意義。由此可見(jiàn)，人機(jī)交互更關(guān)注的是人與機(jī)器設(shè)備之間信息相互傳遞的準(zhǔn)確性和有效性。研發(fā)人員不斷開(kāi)發(fā)人機(jī)交互新技術(shù)和新手段的目的是為了使電子對(duì)抗設(shè)備更加好用，而“好用”一詞所包含的內(nèi)容也非常廣泛，下面就從人機(jī)交互的信息傳遞架構(gòu)及其本質(zhì)談起。

3.1 人機(jī)交互的信息傳遞架構(gòu)及其本質(zhì)

如前所敘，人機(jī)交互是人與機(jī)器之間的一種信息交互過(guò)程，輸入過(guò)程是人向機(jī)器傳遞有效的信息；而輸出過(guò)程是機(jī)器向人傳遞有效的信息。如果僅停留在信息傳遞與交換這一表層上，那么我們自然會(huì)去研究人類如何有效通過(guò)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)去感知外界，并在人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)時(shí)特別注意：用戶應(yīng)能不費(fèi)力地區(qū)分圖標(biāo)或其它圖形表示的不同含義；界面上的文字應(yīng)清晰易讀，且不受背景的干擾；聲音應(yīng)該足夠響亮且可辯識(shí)；應(yīng)使用戶能夠容易理解輸出的語(yǔ)音及其含義；使用觸覺(jué)反饋時(shí)，反饋可辯識(shí)，以便用戶能夠識(shí)別各種觸覺(jué)所表示的含義等[5-6]。上述內(nèi)容是通常意義上的人機(jī)交互技術(shù)學(xué)科本身所需要研究和關(guān)注的，但是對(duì)于電子對(duì)抗應(yīng)用來(lái)說(shuō)，人機(jī)交互除了人與機(jī)器之間的信息交換之外，更重要的是“讓電子對(duì)抗設(shè)備好用”和“用好電子對(duì)抗設(shè)備”，從而提高電子對(duì)抗活動(dòng)的效能，而高效能的體現(xiàn)是需要人和機(jī)器設(shè)備都充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)共同實(shí)現(xiàn)的。

在電子對(duì)抗活動(dòng)中，人的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)整體態(tài)勢(shì)的把控，對(duì)語(yǔ)義信息的融合判斷，對(duì)多項(xiàng)實(shí)施途徑的綜合決策等方面；而機(jī)器設(shè)備的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在大量數(shù)據(jù)的采集存儲(chǔ)，高速的計(jì)算處理，按照既定的設(shè)計(jì)程序準(zhǔn)確執(zhí)行等方面。人們通常所說(shuō)的“電子對(duì)抗設(shè)備好用”，這個(gè)“好用”如果僅僅從設(shè)備的人機(jī)交互界面上去理解，主要體現(xiàn)為界面友好且具有吸引力、操作方便易學(xué)習(xí)、具有一定的容錯(cuò)特性，操作高效簡(jiǎn)潔，交互效率高等。但是僅局限于這些要點(diǎn)是不夠的，因?yàn)樵谶@些特性都已經(jīng)達(dá)到要求的情況下，如果沒(méi)有完全發(fā)揮出機(jī)器設(shè)備所具有的優(yōu)勢(shì)，我們依然會(huì)覺(jué)得“該設(shè)備不好用”。所以“好用”一詞不僅包含了電子對(duì)抗設(shè)備人機(jī)界面的因素，更重要的體現(xiàn)為該型電子對(duì)抗設(shè)備的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)得到了淋漓盡致的發(fā)揮，為設(shè)備操作人員提供了應(yīng)有的、詳盡的、準(zhǔn)確的電子對(duì)抗信息，為操作員的決策判斷提供了有力的支撐，充分發(fā)揮了電子對(duì)抗任務(wù)中機(jī)器設(shè)備對(duì)人的輔助作用。反過(guò)來(lái)，我們要“用好電子對(duì)抗設(shè)備”，即要發(fā)揮人的優(yōu)勢(shì)，將人的優(yōu)勢(shì)與機(jī)器設(shè)備的優(yōu)勢(shì)充分有效地結(jié)合在一起，即在電子對(duì)抗任務(wù)中人工反過(guò)來(lái)輔助機(jī)器，處理人類所善于處理的信息和判斷決策。這樣一來(lái)人和機(jī)器設(shè)備都發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，電子對(duì)抗活動(dòng)的效能才能達(dá)到最優(yōu)化，而二者結(jié)合的基礎(chǔ)與重要實(shí)現(xiàn)手段就是高效的人機(jī)交互，這一相互的信息傳遞架構(gòu)如圖1所示。

圖1 電子對(duì)抗人機(jī)交互信息傳遞架構(gòu)圖

由圖1可見(jiàn)，電子對(duì)抗人機(jī)交互中信息傳遞的目的是為了實(shí)現(xiàn)在信息處理上的機(jī)器對(duì)人的輔助與人工對(duì)機(jī)器的輔助的有機(jī)結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)電子對(duì)抗活動(dòng)效能的最大化。

3.2 電子對(duì)抗任務(wù)中機(jī)器對(duì)人工的輔助

顧名思義，電子對(duì)抗是電磁空間中的一種對(duì)抗活動(dòng)，雖然人眼能夠感知的可見(jiàn)光也屬于電磁頻譜的一部分，但目前條件下更多的電磁空間的斗爭(zhēng)還主要集中在射頻與微波頻段，除此之外還包括紅外和紫外等。對(duì)于這一部分的頻譜感知主要還是依靠機(jī)器設(shè)備來(lái)完成，由傳感器采集的信號(hào)經(jīng)過(guò)機(jī)器按照預(yù)先設(shè)計(jì)的算法處理之后，提煉出其中所包含的信息，然后將此部分信息以情報(bào)的形式提供給操作員，這也是通常所說(shuō)的情報(bào)分析、情報(bào)加工、情報(bào)生產(chǎn)和情報(bào)服務(wù)的過(guò)程。從采集到的信號(hào)到呈現(xiàn)出信息的過(guò)程中，一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是機(jī)器設(shè)備的自動(dòng)處理，處理的結(jié)果通過(guò)人機(jī)交互接口高效充分地展現(xiàn)給操作員。

在電子對(duì)抗行動(dòng)中，從截獲的信號(hào)到有用信息的加工提煉，對(duì)于人來(lái)說(shuō)，機(jī)器的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為：存儲(chǔ)容量大；計(jì)算速度快；計(jì)算準(zhǔn)確度高；計(jì)算精度高；可重復(fù)性好；一致性強(qiáng)；不會(huì)出現(xiàn)人工所固有的工作疲勞，以及由于疲勞所帶來(lái)的工作效率降低等缺陷。而且機(jī)器程序具有良好的執(zhí)行流程復(fù)制性，一旦開(kāi)發(fā)出一種數(shù)據(jù)處理算法，后續(xù)這種算法的使用就可長(zhǎng)期持續(xù)下去，而算法是人類智慧物化到機(jī)器設(shè)備上的一種表現(xiàn)。正是基于此，模仿人類進(jìn)行智能化數(shù)據(jù)處理的人工智能技術(shù)也得到了快速的發(fā)展。近年來(lái)，計(jì)算機(jī)所運(yùn)行的智能程序在某些方面甚至超過(guò)了人類自身。于是在這些方面就有了充分發(fā)揮機(jī)器智能的作用，利用其優(yōu)勢(shì)來(lái)彌補(bǔ)人類在此方面的缺陷，所以也就有了機(jī)器輔助人工的必要。

在實(shí)施電子對(duì)抗活動(dòng)時(shí)，在如下一些典型應(yīng)用中機(jī)器執(zhí)行的信息處理是具有明顯優(yōu)勢(shì)的：需要快速反應(yīng)的應(yīng)答式干擾；信號(hào)從時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換；信號(hào)的濾波、相關(guān)、匹配等固有操作；在大型數(shù)據(jù)庫(kù)中對(duì)相似信號(hào)的匹配、比對(duì)與查找；電子對(duì)抗大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索與挖掘等。除此之外，還有當(dāng)前開(kāi)發(fā)的一些智能信號(hào)和智能信息處理算法，而這些方面都是人工所無(wú)法達(dá)到的，所以在此過(guò)程中需要機(jī)器設(shè)備進(jìn)行輔助，這樣才能使電子對(duì)抗的效能更加優(yōu)化。

3.3 電子對(duì)抗任務(wù)中人工對(duì)機(jī)器的輔助

雖然人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)誕生之后獲得了飛速的發(fā)展，但是在很多方面計(jì)算機(jī)的智能還遠(yuǎn)不及人類中小孩的層次，也就是說(shuō)在近期，甚至今后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)器智能只能在部分應(yīng)用中獲得較好的使用效果，對(duì)于人工智能所不能完全解決的領(lǐng)域，人的參與仍然是非常必要的，通過(guò)人的智能化的信息處理能力，來(lái)解決那些利用機(jī)器智能所不能解決的問(wèn)題。所以人工輔助可以擴(kuò)展應(yīng)用于電子對(duì)抗中的多個(gè)方面，以彌補(bǔ)當(dāng)前機(jī)器智能處理在某些方面還無(wú)法完全超越人類智能的問(wèn)題，用人類的智能來(lái)輔助機(jī)器而發(fā)揮更大的效能。典型的人工輔助應(yīng)用包括：基于人工輔助的雷達(dá)脈沖分選；基于人工輔助的輻射源目標(biāo)個(gè)體識(shí)別；基于人工輔助的干擾資源調(diào)度與分配；基于人工輔助的干擾信號(hào)參數(shù)優(yōu)化；基于人工輔助的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析；基于人工輔助的網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)識(shí)別等。

所以“電子對(duì)抗設(shè)備好用”以及“用好電子對(duì)抗設(shè)備”，不僅要研究友好高效的人機(jī)交互接口，而且更重要的是要研究人機(jī)交互背后在信息處理上的機(jī)器與人工相互輔助的方法與技術(shù)。通過(guò)人機(jī)交互接口，將人類的智能信息處理與機(jī)器的智能信息處理有機(jī)地結(jié)合在一起，充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢(shì)，這樣才能將電子對(duì)抗的效能達(dá)到最優(yōu)化。

4 人機(jī)合一的電子對(duì)抗發(fā)展趨勢(shì)

目前人機(jī)交互已經(jīng)發(fā)展到了“人機(jī)自然交互”的階段，人機(jī)自然交互可以理解為利用人類的日常交流方式與機(jī)器設(shè)備進(jìn)行交互。在人與人的交流中，人類可以利用語(yǔ)音、肢體、手勢(shì)、眼神等方式實(shí)現(xiàn)交互。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模式識(shí)別技術(shù)、人工智能和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展，采用上述方式與機(jī)器設(shè)備進(jìn)行交流并協(xié)同工作將逐步成為現(xiàn)實(shí)。典型的人機(jī)自然交互方式包括：語(yǔ)音交互，普適計(jì)算交互，體感交互，基于視線追蹤的交互，第六感交互，基于虛擬現(xiàn)實(shí)的交互等。

當(dāng)前人機(jī)交互領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一就是“人機(jī)情感交互”，與人類之間交流的情況一致，其所要解決的問(wèn)題是使機(jī)器具有“情感”的能力。人類不僅具有理性思維和邏輯推理的能力，而且還具有情感能力。而計(jì)算機(jī)具有高效的運(yùn)算能力，極高的計(jì)算精度，超強(qiáng)的記憶能力，復(fù)雜的邏輯判斷能力和按事先設(shè)計(jì)的程序自動(dòng)工作的能力，即計(jì)算機(jī)也具有一定的理性思維和邏輯推理的能力。為了實(shí)現(xiàn)“人機(jī)情感交互”，就要求計(jì)算機(jī)能夠模仿人的情感、感覺(jué)和感情，使計(jì)算機(jī)具有富于感情的“心”。神經(jīng)生理學(xué)界的研究成果表明，人在決策時(shí)摻雜太多的情感因素固然不好，但是缺少了情感因素，好的決策同樣難以實(shí)現(xiàn)，當(dāng)大腦皮層和邊緣系統(tǒng)之間通道缺損時(shí)，人會(huì)由于缺乏情感而導(dǎo)致決策能力下降，所以人類智能中的情感能力是與理性思維和邏輯推理能力相輔相成的。“人機(jī)情感交互”就是要賦予機(jī)器類似于人一樣的觀察、理解和生成各種情感特征的能力，最終使機(jī)器能夠像人一樣與人類進(jìn)行自然、親切、生動(dòng)和富有情感的交互[7]。當(dāng)機(jī)器在此方面的能力得以提升時(shí)，則機(jī)器的智能化決策判斷能力也隨之提升。

在不久的將來(lái)，隨著技術(shù)與技術(shù)的融合，人與技術(shù)的融合也會(huì)逐漸降臨，人類自身與技術(shù)之間的關(guān)系正在超越工具使用的范疇，技術(shù)對(duì)外部世界的改造和對(duì)人類內(nèi)心世界的影響正在加速。在外部世界，技術(shù)不再只是單向地處理人類的指令，相反它越來(lái)越多地給出智能的反饋。在人類的內(nèi)心世界中，將超越利用技術(shù)主宰自然的階段，將自身作為技術(shù)的模板，使技術(shù)與人類的思想合二為一。

談到此，不禁想到“機(jī)械有機(jī)體”這一概念?！皺C(jī)械有機(jī)體”是指混合了有機(jī)體與機(jī)械部件的生物。20世紀(jì)60年代，在美國(guó)航天醫(yī)學(xué)空軍學(xué)校進(jìn)行合作研究的2位學(xué)者：曼弗雷德·克萊恩斯與內(nèi)森·克萊恩首次提出這一概念，其主要目的是為了解決人類在未來(lái)的星際旅行中所面臨的問(wèn)題，即為了克服人類在生理機(jī)能上的不足，兩位學(xué)者提出：向人類身體移植輔助的機(jī)器控制裝置，以增強(qiáng)人類適應(yīng)外部空間的生存能力[8]。實(shí)際上近年來(lái)的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，在人體內(nèi)植入微機(jī)電芯片作為一種新的疾病治療手段，這實(shí)際上就是“機(jī)械有機(jī)體”的開(kāi)端與雛形。

雖然現(xiàn)在似乎還不敢大膽想象電子對(duì)抗設(shè)備中的一部分與人類身體進(jìn)行有機(jī)的融合，但是電子對(duì)抗設(shè)備中的一部分通過(guò)高效的人機(jī)交互接口，與人類的思想進(jìn)行融合則是顯而易見(jiàn)的。在過(guò)去的二三十年中，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，誕生了各種“計(jì)算機(jī)輔助某某技術(shù)”，這實(shí)際上是發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的長(zhǎng)處，輔助人類來(lái)更加高效地解決問(wèn)題。

而現(xiàn)在也出現(xiàn)了人工輔助條件下的信息處理，用人類的智能來(lái)輔助機(jī)器以解決問(wèn)題。這就形成了前面所說(shuō)的2類輔助(一類是機(jī)器輔助，另一類則是人工輔助)，這2類輔助的結(jié)合在一定程度上也反映了人機(jī)合一的理念。在未來(lái)的電子對(duì)抗應(yīng)用中，既離不開(kāi)“機(jī)器輔助”，也離不開(kāi)“人工輔助”，只有有機(jī)地將二者融合在一起，才能實(shí)現(xiàn)電子對(duì)抗效能的最優(yōu)化，這也就體現(xiàn)了人機(jī)合一的電子對(duì)抗的必然發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)束語(yǔ)

“讓電子對(duì)抗設(shè)備更加好用”是設(shè)計(jì)人員追求的重要目標(biāo)之一，“用好電子對(duì)抗設(shè)備”是操作人員設(shè)想的重要愿景之一，而高效的人機(jī)交互是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)和愿景的必經(jīng)之路，通過(guò)對(duì)電子對(duì)抗發(fā)展歷史的回顧，從中挖掘出不同時(shí)期電子對(duì)抗設(shè)備人機(jī)交互的不同物理形態(tài)，通過(guò)對(duì)這些形態(tài)的對(duì)比分析，展現(xiàn)了人機(jī)交互手段的發(fā)展與進(jìn)步。在對(duì)當(dāng)今最新的人機(jī)交互方式與技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要總結(jié)的基礎(chǔ)上，給出了電子對(duì)抗中人機(jī)交互的信息傳遞架構(gòu)，揭示了隱藏在人機(jī)信息交互背后的智能互補(bǔ)協(xié)作這一潛在過(guò)程，自然展現(xiàn)出未來(lái)電子對(duì)抗應(yīng)用中人機(jī)合一的必然發(fā)展趨勢(shì)。可以預(yù)見(jiàn)：“讓電子對(duì)抗設(shè)備更加好用”和“用好電子對(duì)抗設(shè)備”將不再遙遠(yuǎn)。

[1] 艾爾弗雷德·普賴斯.美國(guó)電子戰(zhàn)史——?jiǎng)?chuàng)新的年代(第1卷)[M].北京：解放軍出版社，1988.

[2] 艾爾弗雷德·普賴斯.美國(guó)電子戰(zhàn)史——復(fù)興的年代(第2卷)[M].北京：解放軍出版社，1994.

[3] 艾爾弗雷德·普賴斯.美國(guó)電子戰(zhàn)史——響徹盟軍的滾滾雷聲(第3卷)[M].北京：解放軍出版社，2002.

[4] 石榮.可穿戴電子信息對(duì)抗設(shè)備的概念及其應(yīng)用淺析[J].電子信息對(duì)抗技術(shù)，2015,30(1)：26-32.

[5] 孟祥旭,李學(xué)慶，楊承磊.人機(jī)交互基礎(chǔ)教程[M].第2版.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

[6] Johnson Jeff.認(rèn)知與設(shè)計(jì)：理解UI設(shè)計(jì)準(zhǔn)則[M].第2版.張一寧，王軍鋒譯.北京：人民郵電出版社，2014.

[7] 毛峽，薛雨麗.人機(jī)情感交互[M].北京：科學(xué)出版社，2011.

[8] 李婷.1024：人與機(jī)器共同進(jìn)化[M].北京：電子工業(yè)出版社，2014.

Analysis of Man-machine Interaction Mode Evolvement and Driving Factors in Electronic Countermeasure

SHI Rong1，LIU Chang1，LU Jun2

(1.Science and Technology on Electronic Information Control Laboratory,Chengdu 610036,China;2.The Fourth Department of The Second Artillery Equipment Research Institute,Beijing 100085,China)

This paper summarizes new man-machine interaction method,analyzes the framework and essence of information transmission of man-machine interaction in electronic countermeasure,and discusses the main driving factors of man-machine interaction mode evolvement:except for the man-machine interaction technique development,there are two important driving factors:one is the decision-making aided by machine for man,the other is semantic information processing aided by man for machine in electronic countermeasure missions,opens out the latent process of intelligence complementary cooperation concealed from the man-machine interaction,exhibits the inevitable development trend of man-machine amalgamation in future electronic countermeasure applications,which lays a good foundation for the development of more effective man-machine interaction techniques and equipments in electronic countermeasure.

electronic countermeasure;man-machine interaction;man-machine interface;machine-aided;human-aided;intelligence complementary cooperation

2014-11-28

TN97

A

CN32-1413(2015)01-0001-06

10.16426/j.cnki.jcdzdk.2015.01.001