四、人機交互

人機交互主要研究人和計算機之間的信息交換，主要包括人到計算機和計算機到人的兩部分信息交換，是人工智能領域的重要的外圍技術。人機交互是與認知心理學、人機工程學、多媒體技術、虛擬現實技術等密切相關的綜合學科。傳統的人與計算機之間的信息交換主要依靠交互設備進行，主要包括鍵盤、鼠標、操縱桿、數據服裝、眼動跟蹤器、位置跟蹤器、數據手套、壓力筆等輸入設備，以及打印機、繪圖儀、顯示器、頭盔式顯示器、音箱等輸出設備。人機交互技術除了傳統的基本交互和圖形交互外，還包括語音交互、情感交互、體感交互及腦機交互等技術，以下對后四種與人工智能關聯密切的典型交互手段進行介紹。

1.語音交互

語音交互是一種高效的交互方式，是人以自然語音或機器合成語音同計算機進行交互的綜合性技術，結合了語言學、心理學、工程和計算機技術等領域的知識。語音交互不僅要對語音識別和語音合成進行研究，還要對人在語音通道下的交互機理、行為方式等進行研究。語音交互過程包括圖2-10所示的四部分。

作為人類溝通和獲取信息最自然便捷的手段，語音交互比其他交互方式具備更多優勢，能為人機交互帶來根本性變革，是大數據和認知計算時代未來發展的制高點，具有廣闊的發展前景和應用前景。

2.情感交互

情感是一種高層次的信息傳遞，而情感交互是一種交互狀態，它在表達功能和信息時傳遞情感，勾起人們的記憶或內心的情愫。傳統的人機交互無法理解和適應人的情緒或心境，缺乏情感理解和表達能力，計算機難以具有類似人一樣的智能，也難以通過人機交互做到真正的和諧與自然。情感交互就是要賦予計算機類似于人一樣的觀察、理解和生成各種情感的能力，最終使計算機像人一樣能進行自然、親切和生動的交互。情感交互已經成為人工智能領域中的熱點方向，旨在讓人機交互變得更加自然。

3.體感交互

體感交互是個體不需要借助任何復雜的控制系統，以體感技術為基礎，直接通過肢體動作與周邊數字設備裝置和環境進行自然的交互。依照體感方式與原理的不同，體感技術主要分為三類：慣性感測、光學感測以及光學聯合感測。體感交互通常由運動追蹤、手勢識別、運動捕捉、面部表情識別等一系列技術支撐。與其他交互手段相比，體感交互技術無論是硬件還是軟件方面都有了較大的提升，交互設備向小型化、便攜化、使用方便化等方面發展，大大降低了對用戶的約束，使得交互過程更加自然。

目前，體感交互在如圖2-11所示等領域有了較為廣泛的應用。

4.腦機交互

腦機交互又稱為腦機接口，指不依賴于外圍神經和肌肉等神經通道，直接實現大腦與外界信息傳遞的通路。腦機接口系統檢測中樞神經系統活動，并將其轉化為人工輸出指令，能夠替代、修復、增強、補充或者改善中樞神經系統的正常輸出，從而改變中樞神經系統與內外環境之間的交互作用。腦機交互通過對神經信號解碼，實現腦信號到機器指令的轉化，一般包括圖2-12所示的三個模塊。

從腦電信號采集的角度，一般將腦機接口分為侵入式和非侵入式兩大類。除此之外，腦機接口還有如圖2-13所示的常見分類方式。