人機界面的發(fā)展歷程和組成結(jié)構(gòu)及工作原理,人機界面如何控制plc?

　　一、人機界面簡介

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

　　二、人機界面的發(fā)展歷程

　　1.命令語言用戶界面

　　早期的人機界面是命令語言人機界面，人機對話都是機器語言。人機交互方式只能是命令和詢問，通信完全以正文形式通過用戶命令和用戶對系統(tǒng)詢問的方式來完成。這要求驚人的記憶和大量的訓練，要求操作者有較高的專業(yè)水平。對一般用戶來說，命令語言用戶界面易出錯，不友善且難學習錯誤處理能力也較弱。因此，這一時期被認為是人機對峙時期。

　　2.圖形用戶界面

　　隨著硬件技術的發(fā)展以及計算機圖形學、軟件工程、窗口系統(tǒng)等軟件技術的進步，圖形用戶界面（GraphicUserInterface）產(chǎn)生并得到廣泛應用，成為當前人機界面的主流。比較成熟的商品化系統(tǒng)有Apple的Macintosh、IBM的PM（PresentationManag2er）、Microsoft的Windows和運行于Unix環(huán)境的X2Window等。圖形用戶界面也被稱為WIMP界面，即窗口（Windows）、圖標（Icons）、菜單（Menus）、指示器（PointingDevice）四位一體形成桌面（Desktop）。其中，窗口是交互的基礎區(qū)域，主要包括標題欄、支持移動和大小縮放、菜單欄、工具欄以及操作區(qū)。窗口通常是矩形，但現(xiàn)在很多軟件把它做成不規(guī)則形，以便看上去會更有活力和個性。圖標是用于標識某個對象的圖形標志，很大一部分來源于術語符號，初次接觸時需要記憶，例如最小化、關閉等;還有一部分圖標來源于生活，比較象形而不必記憶，比如喇叭就是調(diào)節(jié)音量，房子表示HOME，信封表示郵件等等。菜單是供用戶選擇的動作命令，在一個軟件中所有的用戶命令都包含在菜單中。菜單通常要通過窗口來顯示，常見類型有工具欄（包括圖形工具欄）、下拉式、彈出式（右鍵菜單）和級聯(lián)式（多層次的菜單）等。指針是一個圖形，用以對指點設備（鼠標或軌跡球）輸入到系統(tǒng)的位置進行可視化描述，圖形界面指針常用的有箭頭、十字、文本輸入I、等待沙漏等等。圖形用戶界面能同時顯示不同種類的信息，使用戶在幾個環(huán)境中切換而不失去工作之間的聯(lián)系，用戶可通過下拉式菜單方便地執(zhí)行任務，在減少鍵盤輸入的情形下，大大提高交互效率。這一時期被認為是人機協(xié)調(diào)期。

　　3.多媒體用戶界面

　　多媒體技術的迅速發(fā)展為人機界面的進步提供了契機，在原來只有靜態(tài)媒體的用戶界面中，多媒體技術引入了動畫、音頻、視頻等動態(tài)媒體，特別是引入了音頻媒體，大大豐富了計算機表現(xiàn)信息的形式，拓寬了計算機輸出的帶寬。同時，多媒體技術的引入也提高了人對信息表現(xiàn)形式的選擇、控制能力，增強了信息表現(xiàn)與人的邏輯、創(chuàng)造能力的結(jié)合，擴展了人的信息處理能力。借助多媒體用戶能提高接受信息的效率，所以，多媒體信息比單一媒體信息具有更大的吸引力，它更有利于人對信息的主動探索。

　　令人遺憾的是，多媒體用戶界面雖然在信息輸出方面變得更加豐富，但它在信息輸入方面仍迫使用戶使用常規(guī)的輸入設備（鍵盤，鼠標器和觸摸屏），即輸入是單通道的，輸入輸出表現(xiàn)出極大的不平衡，這種不足限制了它的應用。雖然多媒體與人工智能技術的結(jié)合將改變這種狀況，但今天的多媒體用戶界面仍處于探索和改進中。此時，多通道用戶界面研究的興起，無疑給解決人機界面的輸入輸出不平衡帶來了更大的希望。

　　4.多通道用戶界面

　　20世紀80年代后期以來，多通道用戶界面（MultimodalUserInterface）成為人機交互技術研究的嶄新領域，在國際上受到高度重視。多通道用戶界面的研究正是為了消除當前圖形用戶界面———WIMP/GUI、多媒體用戶界面通信帶寬不平衡的弊病而興起的。在多通道用戶界面中，綜合采用視線、語音、手勢等新的交互通道、設備和技術，使用戶利用多個通道以自然、并行、協(xié)作的方式進行人機對話，而機器則通過整合來自多個通道的精確的和不精確的輸入來捕捉用戶的交互意圖，提高交互的自然性和高效性。研究中涉及鍵盤、鼠標器之外的輸入通道主要是語音和自然語言、手勢、書寫及眼部運動，并以具體系統(tǒng)研究為主。

　　多通道用戶界面與多媒體用戶界面一道共同提高人機交互的自然性和效率。其中，多媒體用戶界面主要關注用戶對計算機輸出信息的理解與接受的效率問題，而多通道用戶界面主要關注用戶輸入信息的方式及計算機對用戶輸入信息的理解問題，今天所研究的多通道人機界面所要達到的目標可歸納為：使用戶盡可能多地利用已有的日常技能與計算機交互;使人機通訊信息吞吐量更大、形式更豐富，發(fā)揮人機彼此不同的認知潛力;吸取已有人機交互技術的成果，與傳統(tǒng)的用戶界面特別是廣泛流行的GUI兼容，使老用戶、專家用戶的知識和技能得以利用。

　　在人機交互過程中，人不滿足于通過屏幕顯示或打印輸出信息，進一步要求能夠通過視、聽覺等器官交互，于是有了多媒體用戶界面。人們不滿足于單通道的輸入，要更多的利用嗅覺、觸覺以及形體、手勢或口令交互，于是有了多通道用戶界面。人們還要更自然地“進入”到環(huán)境空間中去，形成人機“直接對話”，取得“身臨其境”的體驗，為此，又有了虛擬現(xiàn)實人機界面