人机交互软件界面设计的重要性

朱若榕

引言

对普通人來说，“人机交互”这个词可能有些陌生，但其实离人们的生活很近，人们日常使用的手机、电脑等设备都在进行人机交互，每一次交互都离不开人机界面（Human Machine Interface，简称HMI）。人机界面也被称为用户界面或用户接口，它既是传输和交换信息的媒介，也是人与计算机之间的对话界面，是计算机系统的重要组成部分。通俗来说，人机界面可以实现人与计算机的交流沟通，这种沟通是双向的，也是有效的，一个动态的、多样化的、通俗易懂的界面能使交互的效率大大提升。手机和电脑的液晶屏常常被当作人机界面，人们每一次点击屏幕或鼠标，都是系统和用户之间在进行交互和信息交换，系统完成指令并给出反馈，人们接收这些反馈并给出下一步指令或结束整个操作，这是现在主流的人机交互过程，常参与人机交互的设备大都有着整洁美观的人机界面和可信赖的操作系统。 人机界面的意义

作为人机系统的重要组成部分，人机界面是系统设计活动的关键。人机界面设计是为了在人机交互的过程中实现人机之间的相互交流，建立起用户和机器之间的互通平台，通过人机界面实现对计算机的精准操作，从而实现人与计算机的完美配合。因此，界面设计的关键在于如何构建一个完美的、和谐的界面[ 1 ]，只有这样才能最大限度地方便人们操作，并提高用户对计算机的感知和操作能力。对用户来说，界面是由显示器和控制器组成的。以智能手机为例，手机的显示屏就是人机界面的主体部分，而按键和触摸屏就是人们的控制器，人们在控制区域输入想要查找的信息，手机通过显示屏将信息反馈给用户。

当前，用户普遍需要更为高效和易操作的界面，界面开发者也意识到了界面设计的重要性[ 2 ]。随着信息技术和电信行业的发展，行业中超过50%的项目设计和编程工作是针对用户界面的。人机交互界面的设计对电子产品在市场上的受欢迎程度，以及计算机的安全性、实用性和用户使用时的愉悦性至关重要。“与时俱进，开拓创新”一直是科技公司的生存法则，只有不停地对界面进行优化，提升人机交互系统的流畅度，科技公司才能在市场中站稳脚跟。

人机界面的演变

随着科技的不断进步与发展，仅对手机、电脑等电子产品的外观进行设计和改进已经无法完全满足使用者的需求，人们越来越注重操作系统的美观性、便捷性以及易操作性，人机界面设计成为电子产品的加分项之一。人机界面设计是否科学合理对于电子产品而言至关重要，决定了电子产品在市场的受欢迎程度。因为对于普通用户来说，他们评价一个电子产品的好坏，并不看设计语言和程序有多么复杂，而是关注电子产品的界面是否简单明了、易于操作。

微软公司是一家跨国电脑科技公司，它由比尔·盖茨与保罗·艾伦创办于1975年4月4日，总部位于美国华盛顿州雷德蒙德市，其研究出的Windows计算机操作系统家喻户晓，但早期的Windows系统的设计并不像现在这样美观整洁。早期的Windows系统界面是由一个个有棱有角的方块组成的，只适合了解计算机语言和编程的人操作。而现在的Windows系统更适合普通人操作，甚至连儿童都能掌握其操作方法。Windows的界面设计越来越大众化，越来越符合当代人的审美，从晦涩的计算机指令到处处都有的提示和帮助，从二进制的一个个数字程序到流畅的UI，人机交互也随着人机界面的优化进行了一次又一次的变革[ 3 ]。UI的全称是User Interface，即用户界面。UI的设计包含很多方面的内容，随着应用软件的普及，人们对软件的使用体验也提出了越来越高的要求，不仅要求软件实用性强、功能多，还要求UI设计简洁，从而提升体验感。正所谓“人靠衣服马靠鞍”，如果界面不能做到整洁美观，将很难得到用户的青睐。

人机界面能在人与计算机之间完成信息传递，是人类和计算机进行互动的一种方式。一个成功的人机界面设计可以使人与计算机的沟通更加有效，更加容易[ 4 ]。一个科学合理的人机界面应该满足不同类型用户的不同需求，因此，界面设计的可用性研究已经成为一个热门话题，不重视界面设计的科技企业难逃被淘汰的命运。

人机界面设计未来的发展及走向

人机界面设计对人机交互来说至关重要。未来，人机界面将向着提升用户操作性和体验感的方向发展，但交互问题仍然是困扰人机交互领域继续发展的最大问题。例如如今风头正盛的汽车自动驾驶技术，汽车合法合规地在马路上自动驾驶需要哪些技术的支持？这些技术又将发展到什么程度？普通用户并不需要完全理解这些问题，他们只需在汽车的操作屏幕上点击开启自动驾驶按键，汽车的计算机程序就会发出指令，开始自动驾驶。目前，自动驾驶已经成为汽车的常见功能，或许在未来，汽车将不再设计方向盘，只需要一块屏幕、一个界面、几个选项，就可以完成驾驶，人们只需在屏幕上输入目的地，汽车就会自动驾驶到指定地点。在未来，人们只需在简洁的界面上点击几个按键，操作几个选项，就能完成超乎想象的事情。

用户与计算机之间的有效交互有利于人机交互技术更上一层楼，为以后研究人工智能或其他技术提供了帮助，所以，良好的界面设计是打开人与计算机交际大门的钥匙。随着科技的飞速发展，现在的人机交互不再局限于屏幕和触控板，人们也可以通过非接触的方法，例如语音、手势、头部和身体运动、面部表情、眼神变化等进行人机交互，这些方式显著提高了人机交互的效率，不仅为技术人员提供了便利，也为身体状况较差的老人甚至残障人士提供了科技支持。

我国多家学术研究机构和大学已经开始将研究重心转移到设计和开发新的人机交互界面上。如今，界面设计与许多重要领域息息相关，例如电信系统、军事、教育和医疗系统等。界面设计的好坏不仅是计算机专家们需要考虑的问题，更上升到了国家的高度。2017年，国务院印发的《新一代人工智能发展规划的通知》中指出，人工智能成为国际竞争的新焦点、经济发展的新引擎，并提到了人机交互的重要内容，包括使用手势和语音控制计算机和机器人系统的新方法、新的神经认知技术、脑机接口的方法和软件以及增强现实技术（AR）[ 5 ]。笔者认为，高新技术的发展不仅为人机交互行业的快速发展提供了技术支持，也使界面设计者面临着新的挑战。

人机交互虽然已有几十年的發展历史，但有关方面的探索并未结束，新的技术和人机交互系统仍在不断出现，在过去的几年中，该领域得到了迅猛的发展[ 6 ]。总体来看，人们对人机交互系统的关注点逐渐从连接性、稳定性和实用性转变为用户体验感。随着人们需求的改变，越来越多的应用程序应运而生，这不仅促进了高新技术产业的蓬勃发展，也推动了全球化进程，世界正在发生一场重大的变革。

人机界面设计的原则

作为人机系统的使用者，人类在人机系统发展中扮演着至关重要的角色。人机界面的设计框架在很大程度上受到用户需求的影响[ 7 ]。因此，在系统开发的初始阶段，开发者应该对用户的需求进行调研，从而确定系统设计方案。例如，有的用户追求界面的简洁，以快速找到自己需要的程序；有的用户则追求界面功能的全面，以全方位地满足自己的需求。因此，设计者在进行设计时，需要“对症下药”，掌握潜在用户的内心想法，了解他们的使用目的，根据用户的使用习惯及需求展开工作，保证人机界面设计的科学性。

以汽车驾驶为例，目前，很多汽车上都安装了抬头显示器（又称平视显示器），简称HUD，它的作用是把时速、路线等重要的行车信息投影到前挡风玻璃上，让驾驶员在不低头、不转头的情况下就能看到时速、路线等重要信息。HUD显示屏的设计既要满足驾驶员的驾驶需求，辅助驾驶员安全驾驶，又要保证界面简洁，信息直观、易读，防止驾驶员认知过载，影响安全驾驶。驾驶员在驾驶过程中需要关注前方路况、车辆的行驶情况以及与驾驶相关的人机信息交互情况。目前，大多数汽车抬头显示器系统只包含车速信息、转向提醒、路况信息等功能。对于驾驶员来说，抬头显示器系统提供的这些信息是非常有帮助的，但其也需要时刻保持注意力高度集中。如果抬头显示器将整个汽车交互系统，包括影音娱乐系统都投影到挡风玻璃上，会造成界面内容过多，从而导致驾驶员分心，影响安全驾驶。因此，设计人员需要对界面进行科学严谨的设计。现在驾驶员在驾驶安装了抬头显示器的汽车时，几乎不再需要低头查看时速、路线等信息，这在很大程度上减少了交通事故的发生。

人机界面设计还要注重视觉效果，即需要提高界面的表现力，需要基于目标用户的需求及其对图形、文字、格式等的理解而展开设计[ 8 ]。视觉设计包括色彩的搭配、图形和图像的处理、字体设计、页面布局等。界面设计的主要目的是让用户更为轻松便捷地使用系统进行人机交互。高品质的视觉设计需要满足以下几点要求：

1.具有清晰整洁的界面，并允许用户自定义界面中的内容布局等；

2.增强计算机的记忆功能，减少用户的短期记忆负担；

3.提供更多默认、撤销和重做功能；

4.提供更多的界面快捷方式；

5.图标设计需要重视用户的建议；

6.通过色彩的搭配来增强图形符号的视觉刺激，以不同的颜色区分不同功能区；

7.适当使用易于理解和识别的图片及文字来提高视觉符号的辨识度；

8.界面的整体颜色控制在五种颜色以内，并尽量减少红色和绿色的使用。

此外，在进行界面设计时还要注意动静结合，静态要素和动态要素的比例要适中，除了颜色、形状、布局和字体等静态要素外，还需要融入一些动态效果、视觉延迟等动态要素，通过动静结合来增强用户听觉、触觉等多感官的体验，为用户提供更好的使用体验。

结语

本文介绍了人机交互技术中人机界面的概念，阐述了其重要性并探讨了其对人机交互技术发展的关键影响。目前，计算机科学的某些领域已经较为成熟，曾经晦涩难懂的命令和指示符已被时代淘汰，开发更加易于操作的人机交互系统成为众多科技企业发展的重点。人机界面是一座桥梁，将人类和新兴科技连接起来；也是引路人，为人们打开一扇又一扇科技的大门，将人们带入科技的世界。对于20世纪的人们来说，仅通过一部手机、一个软件就可以和千里之外的家人见面，甚至还能向其转账付款，是难以想象的。但是如今，随着技术的发展，手机、电脑等设备的出现将这些变成了可能，人们只需打开微信视频就可以和远方的亲人见面聊天，只需一部手机就可以完成支付，而这一切都与人机界面的设计密不可分。人机界面将复杂的系统简单化，运用科技的力量实现了万物互联，为人们的生活带来了便利。

[1]孟宏伟，植赐佳.软件人机交互界面测试方法浅析[J].电子世界，2021（24）：13-14.

[2]吴卉玲.基于人机交互的软件开发系统设计探讨[J].电脑知识与技术，2021，17（17）：72-73.

[3]姜嘉仪.基于软件界面的智能手机人机交互连接[J].装备制造技术，2021（06）：197-199+209.

[4]王星元.人机交互软件界面设计的重要性探讨[J].美与时代，2021（05）：99-101.

[5]林舒萍.自动驾驶时代的人机交互安全问题 评《人车路系统驾驶行为分析与安全支持》[J].安全与环境学报，2023，23（03）：977.

[6]刘思琪，齐志，王荫南，等.基于车载的人机交互设计分析[J].汽车电器，2023（01）：46-48.

[7]许欢.基于智能算法的适老化智能家居人机交互系统设计[J].自动化与仪器仪表，2022（12）：16-19.

[8]孙媛媛.数字人：人机交互的革命[J].小康，2022（30）：24-26.

（作者单位：沈阳航空航天大学）