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锹意路
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1 人机交互与人工智能的起源发展 Study on HMI and Situated Intelligent 刘伟人机交互与认知工程实验室 Human Machine Interaction and cognitive engineering laboratory

2 目录前言概述研究现状研究内容研究内容一点思考

3 前言 We know more We know less ----Michael Polanyi( ) The tacit dimension

6 概述 outline 人机交互的本质是人机共在 : Being together 未来人工智能的发展方向应是 : 人的智慧 + 机的智能

7 Cambridge and AI (Bertrand Russell, ) David Marr ( ) (Ludwig W ittgenstein, ) (Ada Lovelace, ) (Charles Babbage, )

8 发现发明 (Alan Mathison Turing, ) 2:46:03 Geoff Hinton Demis Hassabis 1976-

10 Cambridge Cockpit(1944) Gordon Iles and Kenneth Craik

11 一个人机 ( 环境 ) 交互的研究重点

12 The art of war Sun Tzu ( BC) Situation Awareness

13 情景感知 (Situation Awareness SA) 定义 Endsley 于 1988 年 human factor 年会上提出的情景感知 ( 情境意识 ) 的定义 : 情景感知就是在一定的时间和空间内对环境中的各组成成分的感知理解, 进而预知这些成分的随后变化状况 the perception of the elements in the environment within a volume of time and space, the comprehension of their meaning, and the projection of their status in the near future.

14 Deep Blue Watson

16 分久必合, 合久必分

18 研究现状 current

19 人机交互技术简介人机交互 (Human-Computer Interaction,HCI) 主要是研究人和计算机之间的信息交换, 它主要包括人到计算机和计算机到人的信息交换两部分是与认知心理学人机工程学多媒体技术虚拟现实技术等密切相关的综合学科人机交互按照交互技术可分为 :(1) 基本交互技术 ;(2) 图形交互技术 ;(3) 语音交互技术 ;(4) 体感交互技术等等人机交互存在着几次飞跃, 其中比较公认的飞跃就是从鼠标 - 触控屏 - 体感交互技术, 下面会讲到其中的一些发展

20 基本人机交互产品随着人机交互技术的不断提高, 交互产品也越来越显得越富有科技化和时代感, 那就先让我们从基本的人机交互产品说起吧基本的人机交互产品主要有鼠标键盘和触控屏鼠标 : 作用是为了使计算机的操作更加简便, 来代替键盘上繁琐的指令键盘 : 用于操作设备运行的一种指令和数据输入装置, 是最主要的输入设备触控屏 : 作为一种最新的电脑手机输入设备, 它是目前最简单方便自然的一种人机交互方式

21 认知负荷国外研究现状鼠标大事件时间轴 1968 Douglas Engelbart 1970s Telefunken 1981 Steven Kirsc h 1984 Logitech 微软显示系统的 X-Y 位置指示器学习时采用发布了 IntelliEye 光电引擎用一个球形结构代替了轮子和 X-Y 坐标系蓝牙激光鼠标问世为鼠标系统开发了一款光学模型率先研发了无线鼠标推出新鼠标 Magic Mouse 推出滚轮智能鼠标用光学 LED 取代传统的滚球设计 1999 Agilent 2006 Acrox 2009 苹果公司

22 触控屏大事件时间轴 1971 年 SamHurst 1983 年惠普公司 1993 年 IBM 2002 年微软 2007 年苹果公司发明了第一个触摸传感器 PC-150 是最早的商用触屏电脑之一第一部智能手机 IBM Simon 问世推出了搭载 Windows XP 系统可触摸的平板电脑通过投射式电容技术实现多点触控

23 认知负荷国外研究现状 VR 代表事件发展时间轴 1962 年 1968 年 Ivan Sutherland 1987 年 Jaron Lanier 1991 年 2012 年世界上首款 VR 设备 Sensorama 设计了第一款头戴式显示器 Sutherland 提出了 VR 概念 Virtuality 1000CS 问世 Oculus Rift 发布, 并赢得第一轮融资花费 20 亿美金收购 Oculus 发布了 Google CardBoard VR 元年 2014 年 Facebook 2014 年 Google 2016 年

24 可穿戴设备可穿戴设备, 顾名思义, 就是将设备直接穿到身上, 或者整合到用户身上的一种新型交互方式现在比较主流的可穿戴设备有头部为支撑的, 手腕支撑的和脚部支撑的, 其中, 大多数产品需要手机或电脑连接

26 认知负荷国外研究现状可穿戴设备大事件时间轴 1975 年 1994 年 Steve Mann 2000 年 2002 年日立公司 2006 年世界上首款手腕计算器 Pulsar 发布制作出了一款可穿戴无线摄像头首款蓝牙耳机在这一年问世 XybernautPoma 可穿戴 PC 问世耐克和苹果联合推出了 Nike+iPod 发布谷歌眼镜发布 Galaxy Gear 智能手表发布 iwatch 2013 年 google 2013 年三星 2014 年苹果公司

27 可穿戴设备的局限与展望 : 局限 : 目前可穿戴设备还存在着手机依赖性强智能产品价格居高不下技术壁垒严重等问题展望 : 尽管存在这样那样的问题, 但这个领域在未来两年将会走上发展的快车道, 而且性价比的高低与技术与设计的结合将会称为影响用户购买的主要影响因素

28 生物识别技术生物识别 : 通过计算机与光学声学生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合, 利用人体固有的生理特性与行为特征, 来进行个人身份的鉴定主要有指纹识别虹膜识别视网膜识别人脸识别掌形识别语音识别签名识别与步态识别几大主流识别方式, 其他的还有人耳识别, 红外温谱图识别, 键盘动态识别技术, 味纹识别,DNA 识别技术

29 认知负荷国外研究现状生物识别技术大事件时间轴 1896 年 1960s Woodrow W. Bledsoe 1974 年 1976 年 TI 公司 1994 年 RECOWARE 公司亨利系统 : 第一个实用的指纹分类检索系统世界上第一个获得专利的虹膜识别算法开发出了第一个半自动人脸识别系统第一届人脸识别开发商测试大会 (FRVT 2000 第一个商用手形识别系统诞生第一个说话人识别原型系统开发人脸识别技术进行实名制门票查验第一个支持掌纹识别的自动指纹识别系统产生 1994 年 John Daugman 2000 年 2008 年北京奥运会

30 脑控技术人脑在正常工作时, 会发出脑电波, 虽然各部分是不同的脑电波但却有规律可循如果用科学仪器记录下这时候的脑电波, 并将其与人的思想相对应, 制成脑波 - 思维词典, 这就是脑控的大体思路脑波的几种类型 : 波 : 频率位于 8-12HZ, 出现此波时, 脑部处于 8-12HZ ß 波 : 频率位于 12-30HZ, 与正常清醒意识的觉醒状态有关, 在集中注意力以及产生随意运动时产生 γ 波 : 频率位于 HZ, 与注意力有关, 其中, 频率为 40HZ 的 γ 波在意识方面可能发挥重要作用 δ 波 : 频率位于 0.5-4HZ, 与无意识有关 θ 波 : 频率位于 4-7HZ, 与学习和记忆相关

32 以上 4 副图分别展示了采集脑电信号的装置脑电帽脑电游戏脑机接口的应用与脑控驾驶汽车的场景其中的基本原理就是大脑信号的捕捉提取与转译当然, 现在脑控技术还存在着诸如费用昂贵信号不稳定信号噪音大道德伦理方面的问题, 但笔者相信, 未来的脑控技术一定会在更大的范围与阶层发挥作用

33 脑控技术大事件时间轴 1875 年 Richard Caton 1920s Hans Berger 1973 年 Jacques Vidal 2015 年 NeuroSky 2015 年南开大学首次记录了动物暴露在外的大脑皮层的电信号发明了脑电图 (EEG) 首次提出脑机接口概念公司成立, 主要提供脑机接口服务和脑电波传感器脑控汽车正式开始实验

36 具身认知 (Embodied cognition) 认知过程进行的方式和步骤实际上是被身体的物理属性所决定的, 如人感知能力的广度阈限极限等认知的内容也是身体提供的, 人类抽象思维大多是隐喻 (metaphor) 的, 提供了我们认识世界的最原始概念认知是具身的, 而身体又是嵌入 (embedded) 环境的, 是因为外部世界是与知觉记忆推理等过程相关的信息储存地认知过程是个混血儿, 既有内部的动作, 也有外部的操作

37 未来的人机交互 ( 平衡 ) 系统展望主动推荐自主学习自然进化自身免疫

38 战略转折点 : 机遇? 挑战? 传统人工智能 : 已有游戏规则, 必争之地! 数学 + 人机环境系统交互领域 : 正在形成规则! 自动化 + 弱人工智能智慧信息系统领域 : 没有游戏规则! 强人工智能 + 人的智慧

39 人机与认知实验室

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目录一公司简介 : 专业虚拟现实综合提供商... 4 二行业分析 : 虚拟现实消费领域迎来爆发期... 5 1 虚拟现实市场空间巨大, 未来 2 年增速超 100%... 5 2 虚拟现实应用场景曼恒数字 (834534) 研究报告 2016 年 01 月 20 日虚拟现实第一股强烈推荐 ( 首次覆盖 ) 公司是专业的虚拟现实综合服务平台曼恒数字国内最早一批从事虚拟现实业务的高科技公司, 开发了具有自主知识产权的虚拟现实产品主营业务

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