浅谈人机工程学及其发展

王世庆 李春新 （华北理工大学，河北 唐山 063210）

1.1 人机工程学命名及定义

人的因素和人体工程学（通常被称为HF＆E），也被称为舒适性设计、功能和系统设计，是设计产品系统或流程以适当考虑它们与人之间的相互作用的实践。该领域已经看到许多学科的贡献，如心理学，工程学，生物力学，工业设计，生理学和人体测量学。从本质上讲，就是研究适合人体及其认知能力的设计，装置和过程的设计。“人为因素”和“人体工程学”这两个术语本质上是同义词。

1.2 人机工程学起源与发展

在古代社会

人体工程学的基础似乎是在古希腊文化的背景下进行的。大量的证据表明，公元前5世纪的希腊文明在工具、工作、工作场所的设计中使用了人体工程学原理。关于这一点的一个突出例子可以在Hippocrates（希波克拉底，希腊的名医，称医药之父）关于如何设计外科医生工作场所以及如何安排他所使用的工具的描述中找到。考古记录也显示，早期的埃及王朝作出说明人体工程学原理的工具和家用设备。

在工业社会

19世纪，弗雷德里克·温斯洛·泰勒（Frederick Winslow Taylor）开创了“科学管理学”（scientific management）的方法，提出了一种找到完成既定任务的最佳方法。泰勒发现，例如，他可以通过逐步减少煤铲的大小和重量，使工人铲起的煤量增加三倍，直到达到最快的挖掘速度。弗兰克和莉莲·吉尔布雷思扩大泰勒的方法在20世纪初制定“时间和动作研究”。

在第一次科学组织会议（1921）弗拉基米尔和弗拉基米尔尼古拉耶维奇批评泰勒主义。弗拉基米尔认为，“劳动问题的最终理想不在于它（泰勒主义），而是在于劳动过程的这种组织中，从而产生效率最大化，最低限度的健康危害，没有疲劳和保证健康的劳动人民的健康和全面的个人发展“。麦纳西切夫拒绝了弗雷德里克·泰勒提出的把人变成机器的建议。单调乏味的工作是暂时的需要，直到可以开发相应的机器。他还接着提出一个新的“ergology”学科，把工作作为重新组织工作的一个组成部分。这个概念被麦纳西切夫的导师贝赫特列夫（Bekhterev）在他最后的会议报告中提到，只是把名字改成“人体学”。

1.3 人机工程学的体系及应用

人类工程学专业领域的专业领域大致如下：物理人体工程学、涉及与身体活动有关的人体解剖学、人体测量学、生理学和生物力学。（相关主题包括工作姿势，材料处理，重复动作，工作相关的肌肉骨骼疾病，工作场所布局，安全和健康。）

认知人体工程学关注心理过程如感知、记忆推理和运动反应，因为他们影响人与系统其它要素之间的相互作用，相关主题包括心理工作量决策能力熟练的表现。组织人体工程学涉及社会技术系统的优化，包括组织结构、政策和流程，相关主题包括沟通、资源管理工作设计，、作时间设计、团队合作参与式设计、社区人机工程学合作、工作新功示范等。

第2章 人机工程学的发展新趋势

2.1 网络化人机工程

人机交互领域的许多研究都对以下方面感兴趣：

用于设计新颖的计算机接口的方法，从而优化用于期望属性（例如可学习性或使用效率）的设计；用于实现接口的方法，例如通过软件库；评估和比较界面的可用性和其他所需特性的方法；更广泛地研究人类计算机使用的方法及其社会文化含义；对计算机设计，计算机使用和HCI（Human-Computer Interaction）研究实践背后的价值，进行批判性反思的观点。

该领域的研究人员想要实现的愿景各不相同。当追求认知主义的观点时，HCI的研究人员可能试图使计算机界面与人类对其活动的心理模型保持一致。在追求后认知主义的观点时，HCI的研究人员可能试图使计算机界面与现有的社会实践或现有的社会文化价值观相一致。

HCI的研究人员有兴趣开发新的设计方法，试验新设备，建立新的软件和硬件系统原型，探索新的交互范式，开发交互模型和理论。

预计HCI的未来将基于目前现有前景的研究，包括以下特征：

无处不在的计算和通信。预计计算机将通过高速本地网络，全国范围内的广域网络，以及通过红外线，超声波，蜂窝和其他技术，移植数据和计算服务将可以更便携地访问。

高功能的系统。系统可以有大量的与之相关的功能。有这么多的系统，大多数用户，技术或非技术，没有时间以传统的方式学习（例如，通过厚厚的手册）。

计算机图形的大量可用性。计算机图形功能，如图像处理，图形转换，渲染和交互式动画正在变得普遍，因为便宜的芯片可以包含在一般的工作站和移动设备中。

混合媒体。商业系统可以处理图像、语音、视频、文本、格式化的数据。这些可以通过用户之间的通信链接进行交换。消费类电子产品（如立体声音响，录像机，电视机）和电脑的分离领域正在部分合并。计算机和印刷领域有望交叉融合。

信息工具。预计公共信息事业（如家庭银行和购物）和专业化的行业服务（例如，飞行员的天气）将会激增。随着高带宽交互的引入和接口质量的提高，可以加速扩散速度。

2.2 虚拟化人机工程

在计算机中，虚拟化是指创建虚拟（而不是实际）版本的行为，包括虚拟计算机硬件平台、存储设备和计算机网络资源。

虚拟化场景的示例：

评估备用操作系统：新操作系统可以在虚拟机内运行，而不会改变主机操作系统。

服务器虚拟化：可以在一台物理服务器上运行多台虚拟服务器，以更充分地利用物理服务器的硬件资源。

复制特定环境：根据所使用的虚拟化软件，虚拟机可以复制并安装在多个主机上，或者恢复到以前备份的系统状态。

创建受保护的环境：如果运行在虚拟机上的客户机操作系统以难以修复的方式受损（例如在研究恶意软件或安装性能不佳的软件时可能会发生），则可能会简单地丢弃该虚拟机而不会损害主机系统，和下次使用的干净的副本。

2.3 智能化人机系统

机器学习是自该领域开始以来人工智能研究的一个基本概念，是对通过经验自动改进的计算机算法的研究。

人工智能的进步为汽车行业的发展做出了贡献。截至2016年，已有超过30家公司将AI用于制造无人驾驶汽车。与AI有关的几家公司包括特斯拉，谷歌和苹果。

许多组件有助于自动驾驶汽车的功能。这些车辆包括刹车，换道，碰撞预防，导航和制图等系统。这些系统以及高性能计算机一起被集成到一个复杂的车辆中。