李佳柔

（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)人文與社會科學(xué)學(xué)院，安徽 合肥 230026）

一、引言

人機交互技術(shù)屬于一種前沿科學(xué)技術(shù)，在5G、云計算、大數(shù)據(jù)、邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)等越來越成熟的信息通信技術(shù)（Information and Communication Technology，ICT）支持下，趨向重視感官與直覺的多模態(tài)交互、自然交互方向發(fā)展，凸顯智慧化、人性化的技術(shù)優(yōu)勢。5G時代，新一代智能人機交互、自然人機交互技術(shù)向科學(xué)傳播領(lǐng)域融合滲透，用戶通過多感官、多模態(tài)的智能人機界面方案參與科學(xué)、感悟科學(xué)、體驗科學(xué)，助力科學(xué)傳播解放人力，降低成本，提高傳播效率，因而成為科學(xué)傳播演進發(fā)展的重要動力。根據(jù)自然人機交互技術(shù)和體系的發(fā)展趨勢，及其在科學(xué)傳播領(lǐng)域中日益廣泛的應(yīng)用態(tài)勢，文章認(rèn)為，新一代人機交互傳播有望成為未來科學(xué)傳播的重要模式。因此，以簡化模型建構(gòu)的方法來闡釋人機交互傳播的結(jié)構(gòu)、過程和關(guān)系。研究旨在對傳播者開發(fā)5G信息環(huán)境下科學(xué)傳播的新服務(wù)、新產(chǎn)品、新場景、新模式的決策和行為提供參考價值。

二、5G時代的新型人機交互技術(shù)

（一）人機交互技術(shù)概說

人機交互技術(shù)（Human-Computer Interaction，HCI）就是通過計算機輸入輸出設(shè)備，以語音、動作、情緒等有效方式實現(xiàn)人與計算機之間信息交換的技術(shù)。人機交互技術(shù)是人機界面設(shè)計中的重要內(nèi)容，包括交互的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的硬件技術(shù)，對人機界面進行分析、描述、設(shè)計和評估的軟件工程技術(shù)，以及數(shù)據(jù)庫技術(shù)、多媒體技術(shù)等等。人機界面（也稱為用戶界面）作為計算機系統(tǒng)的重要組成部分，是人與計算機之間雙向信息交互的媒介和對話接口。通過人機界面，人對計算機系統(tǒng)的狀態(tài)和運行過程進行理解和操作。從實質(zhì)上看，人機交互技術(shù)的應(yīng)用減輕了人的記憶能力、理解能力和認(rèn)知能力，增強了人的感官能力和動作能力。

人機交互的發(fā)展始終與計算機發(fā)展緊密相連，經(jīng)歷了以機器為中心到以人為中心的人機交互轉(zhuǎn)變過程。從最早的命令語言用戶界面到圖形用戶界面、直接操縱用戶界面、多媒體用戶界面，到現(xiàn)階段計算機科學(xué)家追求的多通道多媒體用戶界面，數(shù)字界面強勢取代人機硬件界面，成為信息智能系統(tǒng)人機交互的主要載體。

（二）5G時代人機交互技術(shù)的發(fā)展趨向

5G時代的到來使社會生產(chǎn)中有形產(chǎn)品與數(shù)字產(chǎn)品之間的邊界越來越消弭，產(chǎn)品創(chuàng)新的重點從技術(shù)向用戶體驗和人機交互遷移。5G與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等協(xié)同構(gòu)建的新技術(shù)格局和萬物互聯(lián)新環(huán)境，為新一代人機交互技術(shù)的跨越式提升提供了重要保障和動力，使產(chǎn)品和服務(wù)創(chuàng)新的重點落實在個性化人機交互和自然、智能、高效的人機交互技術(shù)之上。

智能空間和智能人機界面是計算機科學(xué)家和工程師的關(guān)注焦點和研究熱點。智能空間是一個嵌入了計算、信息設(shè)備和多通道傳感器的工作空間，如智能教室、智能影院、智能汽車座艙等。在這些智能空間，人們可以自然地訪問所需信息和獲得計算機的各種服務(wù)。智能人機界面的核心是智能技術(shù)，“運用多感官、多模態(tài)的界面方案來理解周圍環(huán)境和相互交流，讓用戶獲得自然、本真和沉浸式的互動體驗是人機交互發(fā)展的最終目標(biāo)”。

隨著相關(guān)技術(shù)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性的提升，研究者普遍看好利用人體多種感知通道（視覺、聽覺、肢體及手勢等）的融合技術(shù)或多模態(tài)交互技術(shù)（不同形式的輸入組合）。有研究者開展多模態(tài)觸覺再現(xiàn)系統(tǒng)的實驗證明，“相比單一視覺再現(xiàn)模式，視覺和觸覺再現(xiàn)融合模式完成相同任務(wù)的時間能節(jié)省47．7%”。空間增強現(xiàn)實環(huán)境中的許多應(yīng)用都使用了多模態(tài)交互技術(shù)，“以并行的方式與計算機系統(tǒng)進行交互，發(fā)揮了各個模態(tài)獨特的優(yōu)勢，利用模態(tài)之間的互補，帶來了交互的自然性和高效性”。自然多模態(tài)交互技術(shù)建立的人機界面具有優(yōu)化用戶體驗、提高沉浸感的優(yōu)勢，“一方面，智能多模態(tài)人機界面融合了語音、手勢、注視、觸摸屏等多種交互輸入接口，結(jié)合行為（表情、眼動、姿態(tài)）和生理信號等意圖信息實現(xiàn)多模態(tài)交互輸入；另一方面，通過觸覺、聽覺、嗅覺、平衡感和溫度等建立多模態(tài)交互反饋”。計算機專家指出：“未來的人機交互將更重視用戶的直覺與感官，產(chǎn)品將允許用戶利用自身固有的認(rèn)知習(xí)慣及其所熟知的生活化行為方式進行的交互動作，旨在提高交互的自然性和高效性”，并斷言“未來人機交互的四個發(fā)展趨勢：自然交互、多模態(tài)顯示、虛擬身份和云數(shù)據(jù)”。

三、新一代人機交互技術(shù)對科學(xué)傳播的促進作用

現(xiàn)階段，語音、動作、表情、腦控、眼控、體感等多種高效、自然、智能的交互方式成為信息產(chǎn)業(yè)競爭的焦點，并對5G通信、智能機器人、航空航天裝備、智能汽車、電力裝備等行業(yè)產(chǎn)業(yè)起到革命性變革作用，為實體經(jīng)濟賦能。同樣，新一代人機交互技術(shù)在科學(xué)傳播領(lǐng)域的融合滲透，也能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生積極的影響。最近幾年，AI和VR／AR技術(shù)在科學(xué)傳播場館中的應(yīng)用實踐越來越多，對促進科學(xué)傳播走向多元化和情境化發(fā)揮了重要作用。當(dāng)科學(xué)傳播類專屬的人機交互系統(tǒng)設(shè)計能夠落地應(yīng)用時，這種促進作用將更加凸顯。

（一）智能終端設(shè)備成為傳播過程的重要組成部分

強大的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋之下，萬物互聯(lián)環(huán)境使智能手機、智能電視、VR眼鏡、觸摸屏等各種傳感設(shè)備和通信設(shè)備都具有自動生成信息、自主傳播信息的服務(wù)功能。信息生產(chǎn)和傳播的整個運作流程中，智能終端設(shè)備和自然人性化的人機界面將承擔(dān)科學(xué)家、科技傳播工作者等傳播主體的部分工作，在控制傳播內(nèi)容和終止信息傳遞等方面發(fā)揮主動作用。因此，“人—機”信息交換技術(shù)顛覆了傳統(tǒng)的人際傳播和大眾傳播的“人—人”科學(xué)傳播模式，為用戶提供自助式、點單式科學(xué)傳播服務(wù)，既能解放人力——科學(xué)傳播工作者的勞動付出，又能打破傳統(tǒng)科學(xué)傳播的時空壁壘，以遠(yuǎn)程、多方協(xié)作的方式解決科學(xué)傳播內(nèi)容資源和設(shè)施資源在地區(qū)、人群上的不均衡問題。這些效用凸顯了智能、自然人機交互技術(shù)作為人體的延伸在科學(xué)傳播中的使用價值。

（二）新一代人機交互使科學(xué)信息觸達用戶的能力更強

智能人機交互、自然人機交互通過觸摸、手勢、表情、姿勢等指令識別和多模態(tài)交互輸入，以及觸覺、聽覺、嗅覺等多模態(tài)交互反饋，共同打造出人機一體的智慧傳播環(huán)境和智慧學(xué)習(xí)環(huán)境，從而使科學(xué)信息觸達用戶的能力更強，科學(xué)傳播的廣度、深度和時效性都將得到極大提高。

1．實現(xiàn)科學(xué)信息的全覆蓋式傳播。在科學(xué)傳播過程中，智能人機界面就是“自然流動的科普設(shè)施”，輔助科普場館發(fā)揮科學(xué)宣傳和教育的功能，通過多模態(tài)技術(shù)實現(xiàn)科學(xué)教育的超時空覆蓋，提供泛在式的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)場景。如智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)出和使用之后，汽車內(nèi)部空間的信息系統(tǒng)、車載應(yīng)用和軟件功能更加強大，人與各種設(shè)備和應(yīng)用程序構(gòu)建“人—車—路—云”協(xié)同的智能出行場景和智慧傳播場景。高精地圖、感知算法以及全場景數(shù)據(jù)計算、分析和反饋技術(shù)，把行駛中自然風(fēng)景和天氣信息實時更新上傳，同時又自動生成為地理環(huán)境、氣候成因等自然奧秘的相關(guān)知識，以音頻、視頻、語音、動作、表情等多模態(tài)交互方式即時觸達乘車人員，使其感知超時空信息傳遞。這樣，伴隨一場極具科技感和舒適感的智能交通體驗，同時收獲一種自然、沉浸式的科學(xué)傳播體驗。新一代人機交互實現(xiàn)信息傳播的全覆蓋，為用戶的非正式學(xué)習(xí)、移動式學(xué)習(xí)或泛在式學(xué)習(xí)提供了強大的技術(shù)支持和環(huán)境再造。

2．以情景式、沉浸式學(xué)習(xí)方式，提升用戶的具身認(rèn)知能力。技術(shù)現(xiàn)象學(xué)的代表人物唐·伊德在 《技術(shù)中的身體》一書中提出了“技術(shù)具身”的觀點。他認(rèn)為，技術(shù)與人融為一體，人的知覺和身體經(jīng)驗通過技術(shù)中介而發(fā)生改變。根據(jù)心理學(xué)研究中的具身認(rèn)知理論，認(rèn)知來自于身體對客觀世界的體驗，在感官、身體和所處環(huán)境三個層面影響人的認(rèn)知。體驗式、沉浸式傳播就是對技術(shù)具身的一種展示，是對具身認(rèn)知理論的實踐。比如，目前大型科學(xué)傳播博物館、科技館中已經(jīng)應(yīng)用具有具身性的VR設(shè)備進行科學(xué)傳播，游覽者戴上頭顯、3D眼鏡或虛擬耳機，便可以體驗VR技術(shù)建立的虛擬世界。未來，AR、MR技術(shù)的發(fā)展和普遍應(yīng)用，還可以給用戶帶來更為直觀的視覺感受和更強的感官體驗，比如，雙手和雙眼之外的觸覺、嗅覺等體感回饋，以更強的臨場感和沉浸感收獲更客觀真實的科學(xué)知識。Google Expeditions（谷歌探險）是一款利用VR技術(shù)帶領(lǐng)學(xué)生環(huán)球旅行的教學(xué)工具。依托三維模型，利用360度照片、聲音和視頻，學(xué)生想去哪里就去哪里，信息知識活靈活現(xiàn)地呈現(xiàn)，既生動有趣，又能提升學(xué)生的知覺、記憶、注意、思維和想象能力。新一代人機交互創(chuàng)造了具身的科學(xué)傳播環(huán)境，增強了科學(xué)信息觸達用戶的能力，并通過拓展用戶的感知范圍和感知層次，提升了用戶的具身認(rèn)知能力。

3．實現(xiàn)“人—機”之間信息的雙向精準(zhǔn)傳達。以用戶為中心的人機交互，通過人和計算機之間的多模態(tài)輸入和輸出，人的意圖信息、需求信息被準(zhǔn)確捕捉、識別、同步記錄，并利用計算機超強的計算能力，為用戶自動過濾、篩選、生成、傳輸更具精準(zhǔn)性、邏輯性的信息。同時，又通過用戶的感知、認(rèn)知和反饋對界面設(shè)計方案進行實時驗證、優(yōu)化。人機互動交互提升了數(shù)字生活場景中信息傳遞的可靠性和精準(zhǔn)性。

（三）以多模態(tài)交互技術(shù)打造探究式學(xué)習(xí)過程

新一代數(shù)字交互形式多樣化、智能化、人性化，帶給用戶自然、沉浸式的傳播過程。利用360度全息顯示屏技術(shù)、空氣投影技術(shù)營造三維圖形用戶界面，使用戶在現(xiàn)實世界中與計算機所建立的三維模型進行交互操作，便可以360度觀看立體影像的不同方位，獲得難以在真實世界中實現(xiàn)的觀察方式、觀察角度和觀察效果。通過多感官體驗形成對外部世界直觀、具體的認(rèn)知，能夠加深對科學(xué)信息知識的多元化、多層次理解。比如以互動視頻為傳播媒介的傳播活動，用戶在與互動視頻播放系統(tǒng)的互動操作中擁有自主選擇權(quán)，能夠決定視頻內(nèi)容的走向。如果多路視頻流同時傳輸，還能夠支持多視角靈活組合，促進視頻內(nèi)容的深度和表現(xiàn)力。另外，在互動操作中還可以靈活加入知識問答、問卷調(diào)查之類的互動選項，使用戶目標(biāo)信息的呈現(xiàn)更具場景化，知識理解更深入透徹。

從實質(zhì)上看，新一代人機交互給用戶提供了一個探究式的知識學(xué)習(xí)平臺。通過人機交互操作，達成用戶對科學(xué)真相的感官體驗式理解，并整合用戶面對科學(xué)知識時的觀察、想象、推理、論證、質(zhì)疑和批判等各種能力，形成集體驗、思考、檢驗于一體的探究式學(xué)習(xí)過程。

四、新一代人機交互式科學(xué)傳播模型建構(gòu)

在傳播學(xué)領(lǐng)域，傳播學(xué)家利用簡化模型的方法來闡釋傳播現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)、過程和關(guān)系，對信息傳播模式進行描述。如早期以哈德羅·拉斯韋爾和香農(nóng)·韋弗為代表建立的線性傳播模式。在線性傳播模式中，科學(xué)傳播最具有代表性的傳播模型是“缺失模型”和“權(quán)威解說模型”，二者都把科學(xué)傳播視為單向的、自上而下的傳播過程。而現(xiàn)實傳播中的反饋、互動行為卻印證了科學(xué)傳播并非單向而是雙向互動的。所以，一些非線性科學(xué)傳播模式的模型紛紛被建構(gòu)，如布萊恩·溫的內(nèi)省模型、約翰·杜蘭特的民主模型等。隨著網(wǎng)絡(luò)媒介技術(shù)的發(fā)展在科學(xué)傳播中的地位日益突顯，基于人和新媒介環(huán)境復(fù)雜關(guān)系的傳播模式應(yīng)運而生，如布魯斯·賴溫斯坦的網(wǎng)絡(luò)模式。如今，迭代更新的媒介技術(shù)給傳播帶來機遇和挑戰(zhàn)，引起學(xué)者們的重點關(guān)注，有學(xué)者將當(dāng)下媒介融合時代科技傳播的模式概括為“互動循環(huán)模式”，即結(jié)合線上和線下展開互動循環(huán)模式的全方位傳播。

而在5G移動化、數(shù)字化、智能化時代，當(dāng)傳播實踐上智能移動終端、上“云端”之后，傳播現(xiàn)象的結(jié)構(gòu)、過程和關(guān)系也隨之發(fā)生變革，傳統(tǒng)的人際傳播、大眾傳播模式被顛覆，形成“人—機—網(wǎng)絡(luò)—云端”的信息交互和共享系統(tǒng)，智能、自然的人機交互新模式有望成為未來科學(xué)傳播的重要模式。因此，著眼于5G時代人機交換技術(shù)對科學(xué)傳播系統(tǒng)的變革，本研究嘗試搭建新一代人機交互科學(xué)傳播模型，對人與計算機的新型互動傳播行為進行設(shè)計和闡釋。如下圖。

新一代人機交互科學(xué)傳播模型

在新一代人機交互的科學(xué)傳播模型中，主要包含5G網(wǎng)絡(luò)、科普云、人、計算機四個關(guān)鍵元素，協(xié)同構(gòu)建“人—機—網(wǎng)絡(luò)—云端”系統(tǒng)的信息交互和共享局面。

其中，具備增強移動寬帶、海量機器類通信、超高可靠超低時延通信三大特征的5G網(wǎng)絡(luò)，以及5G與云計算、邊緣計算、網(wǎng)絡(luò)切片等技術(shù)相互嵌套的信息環(huán)境，能夠保障各種輸入和輸出設(shè)備所需要的大量數(shù)據(jù)傳輸、存儲和高速計算。

隨著終端設(shè)備更加移動化、智能化、小型化，人們對桌面主機和筆記本的使用逐漸減少，繼而轉(zhuǎn)移到連接云端的各種智能人機界面。人機交互產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)和科學(xué)傳播資源都存儲在云端數(shù)據(jù)中心，云采編、云存儲、云編輯、云出版發(fā)行等傳播服務(wù)也運行在云端。依托于科普資源云平臺，實現(xiàn)人機界面的個性化定制應(yīng)用，有效解決了科學(xué)知識傳播中的時空障礙、資源不均衡、成本高等現(xiàn)實問題，賦能傳播實踐的全域、智能和精準(zhǔn)等特征。

以人為中心的傳播模式重視技術(shù)必須適應(yīng)人的發(fā)展，同時也強調(diào)人（用戶）的自主性和選擇性，突出人的自由參與、具身學(xué)習(xí)、交流共享等存在價值。協(xié)調(diào)處理交互需求、交互場景、交互方式之間的關(guān)系，把握自然交互技術(shù)的具身特點，在虛擬場景中多感官并用，以自主式、探索式、合作式等學(xué)習(xí)形式尋求并獲取科學(xué)知識。

計算機元素包括計算機和各種智能終端，具備優(yōu)越性能的硬件和軟件將為用戶提供更自然、更智慧的人機界面，通過眼控、腦控、聲音、身姿、表情乃至感官融合的多模態(tài)交互形式，構(gòu)建“人—機”融合為一體的信息傳播模式。

全新傳播模式打造全新的科學(xué)傳播場景。以中小學(xué)的一堂課外遠(yuǎn)程科學(xué)教育課程為案例，教師可以利用人機交互技術(shù)開展教學(xué)。如將VR／AR教學(xué)內(nèi)容上云端，利用云端超強計算能力實現(xiàn)VR／AR應(yīng)用的運行、渲染、展現(xiàn)和控制，并將VR／AR聲音、畫面高效編碼成音視頻流，便可通過5G網(wǎng)絡(luò)實時傳輸至學(xué)生們使用的各種移動終端上，如智能手機、電子書包、交互式智能白板等，從而打造便捷、愉快的交互性學(xué)習(xí)情境和學(xué)習(xí)體驗。開展VR／AR云應(yīng)用，包括學(xué)生的虛擬實驗課、虛擬科普課等，實現(xiàn)遠(yuǎn)程人機交互式學(xué)習(xí)的知識建構(gòu)和意義理解。

五、結(jié) 語

研究新一代人機交互技術(shù)與科學(xué)傳播的融合模式，本意是通過自然、智能的機器應(yīng)用，延伸并增強人類的科學(xué)傳播能力和傳播效率。但是，這一切終歸是建立在人機交互科學(xué)傳播產(chǎn)品和服務(wù)的系統(tǒng)設(shè)計之上，包括系統(tǒng)和界面構(gòu)架、人機界面和交互設(shè)計、科學(xué)信息內(nèi)容開發(fā)、信息結(jié)構(gòu)設(shè)計、視覺傳達設(shè)計等一系列復(fù)雜工程。沒有科學(xué)傳播類人機交互系統(tǒng)的設(shè)計和實施，此模型只會停留在理論的抽象描述和技術(shù)的邏輯想象之上。希望在不遠(yuǎn)的將來，如同人機交互技術(shù)在制造、電力、交通、醫(yī)療等行業(yè)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用一樣，人機交互傳播能在科學(xué)傳播領(lǐng)域有更豐富的實踐場景，也使此模型能在多樣化場景應(yīng)用中得到檢驗和優(yōu)化。