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　　美國計算機協(xié)會的CHI 2011 (Conference on Human Factors in Computing Systems)于5月7日至12日在加拿大溫哥華舉辦。作為人機交互(HCI)領域的頂尖國際大會，CHI 2011為人機交互領域的最新研究提供了一個展示平臺?！　?/p>

　　本屆CHI 2011大會主席、微軟雷德蒙研究院高級研究員Desney S. Tan表示：“如何通過將技術無縫整合到人們的日常工作中使計算惠及更多人群，以及如何進一步理解和改善人類的生存狀態(tài)一直是我們持續(xù)面臨的挑戰(zhàn)。”

　　一直以來，微軟研究院通過經(jīng)費贊助和學術貢獻為CHI提供支持。今年，有40篇由微軟研究人員撰寫或與他人共同撰寫的論文被CHI選中，約占大會接受論文總數(shù)的10%。

　　對Tan而言，這絲毫不值得驚奇。“微軟研究院致力于進一步推進計算機科學與技術的發(fā)展。由于人類和技術之間的關聯(lián)愈發(fā)緊密，微軟研究院正將越來越多的精力集中于人機交互，這一點從我們研究人員的參與程度上也可見一斑。”

　　微軟研究院首席研究員Bill Buxton對本次會議的貢獻不同尋常。在主題為“讓過去告訴未來：Bill Buxton交互設備精選展”上，Buxton收藏的交互設備令人印象深刻。

　　由微軟雷德蒙研究院的Ryen White和Matthew Richardson以及卡內基-梅隆大學的Yandong Liu聯(lián)合撰寫的論文《社區(qū)規(guī)模和接觸率對于同步社會問答的影響》（Effects of Community Size and Contact Rate in Synchronous Social Q&A）成為會議期間獲得最佳論文獎的13篇論文之一；同時獲獎的還有由前微軟研究院實習生Gabe Cohn和訪問學者Shwetak Patel（兩人均來自華盛頓大學）、微軟雷德蒙研究院的Dan Morris和Tan聯(lián)合撰寫的論文《你的噪聲就是我的命令：以身體作為天線的手勢遙感》（Your Noise is My Command: Sensing Gestures Using the Body as an Antenna）。由來自Phillips Exeter學院（新罕布什爾州埃克塞特的當?shù)刂袑W）的Akash Badshah，來自華盛頓大學的Sidhant Gupta、Cohn以及Patel，以及來自微軟劍橋研究院的Nicolas Villar 和 Steve Hodges共同撰寫的《互動發(fā)電機：自供電觸覺反饋裝置》（Interactive Generator: A Self-Powered Haptic Feedback Device）成為獲得最佳注釋獎（Best Notes Awards）的兩篇文章之一?！?/p>

　　觸感家庭

　　想象一下，有一天你不再需要物理附件即可操作輸入設備——因為你的身體本身就是輸入設備。方法之一是在身體上附加傳感器。我們面臨的挑戰(zhàn)則是將實際的“信號（signal）”與“噪音（noise）”分開——例如周圍環(huán)境中的電磁干擾，它們會淹沒傳感器，導致信號難以處理。在《你的噪聲就是我的命令：利用身體作為天線的手勢遙感》這篇論文中，研究人員采用逆向思維解決這個問題。

　　“我們能不能把電噪聲 (electrical noise) 看作一種信息源？它們能告訴我們，用戶在哪里以及他在干什么。”Morris回憶道，“這是第一次對可行性加以評估的試驗。”

存在電力線路和電器噪聲輻射的場合，人體就像一根天線。

　　人體是真正的天線，在典型家庭的嘈雜用電環(huán)境中走動時就會感應到這些信號。研究人員嘗試是否能夠識別出足夠精確信號，告訴系統(tǒng)用戶在觸摸什么、身在何處。為了測量這些信號，研究人員在每個研究參與者身上放置了一個簡單的傳感器，并記錄這些傳感器捕捉到的電信號。參與者做出各種“手勢”時，他們背包內放置的筆記本電腦就會不斷收集這些數(shù)據(jù)，例如觸摸墻壁上的特定點和電器，或者在不同的房間內走動等。

　　接下來，是確定對這些數(shù)據(jù)加以分析能否足以區(qū)分這些手勢和位置。在很多情況下，只憑借參與者身體所感應到的環(huán)境噪聲即可識別他們的行為了。例如，參與者可以通過示范操作開關的動作，將特定電燈開關周圍的環(huán)境噪聲“教給”算法語言，它就能確定用戶在觸摸開關附近五個點中的哪一個，精度在90%以上。同樣，研究人員可以識別參加者在任何給定時刻身處哪個房間，其精度可達99%以上，因為每個房間的電氣噪聲環(huán)境是迥然相異的。

　　“這是一系列相當可喜的成果，”Morris說：“現(xiàn)在，我們正在考慮如何把它打包成為一個實時交互的系統(tǒng)(a real-time, interactive system) ，以及當我們把你的整個住所都變成觸感平面時，會有哪些創(chuàng)新情境。”

　　把患者當作醫(yī)療顯示平面

　　來自世界衛(wèi)生組織和美國醫(yī)學協(xié)會(the American Medical Association)的報告證實，病人不遵守醫(yī)囑是成功治療慢性疾病的主要障礙之一。有證據(jù)表明，醫(yī)患溝通是改善患者遵守醫(yī)囑的最重要因素之一。研究論文《AnatOnMe：利用基于投影技術的手持設備促進醫(yī)患溝通》(AnatOnMe: Facilitating Doctor-Patient Communication Using a Projection-Based Handheld Devicei)主要是幫助我們理解如何在面對面交流和臨床環(huán)境下使用輕便的手持投影技術，改善醫(yī)患溝通。

三個演示屏幕：a）身體；b）模型；c）墻面。

　　論文作者弗吉尼亞理工大學的Tao Ni（微軟雷德蒙研究院的前實習生）,微軟雷德蒙研究院的Amy k. Karlson以及微軟研究院前研究員、目前在多倫多大學任職的Daniel Wigdor，以物理治療(physical therapy)為重點，聯(lián)合訪問了多名醫(yī)生，了解到常見的溝通挑戰(zhàn)和設計要求，而后制作并研究了手持式投影系統(tǒng)(handheld projection system)，使其能夠靈活地為信息交流提供支持。醫(yī)生可以將手持投影儀對準墻面或窗簾，使之成為“無處不在”的顯示器，也可以對準病人，將有用的醫(yī)療信息直接疊加在解剖圖的特定部分上，形成“強化現(xiàn)實（augmented-reality）”影響，或稱之為“虛擬X射線(virtual X-ray)”。

　　由物理治療師和病人參與的測評和正規(guī)的實驗室研究表明，與傳統(tǒng)方法相比，手持投影儀能夠創(chuàng)造很高的價值，提供更加令人投入的認知體驗。

　　“這是一個有趣的新領域，”Karlson說：“因為，盡管在許多醫(yī)療機構里，技術已經(jīng)相當普及，但是在醫(yī)患面對面溝通和教育的環(huán)節(jié)上，技術仍然相對缺失。

　　“最酷的部分，是當我們把醫(yī)療圖像直接投射到研究對象的胳膊和腿上時，聽到了他們的積極反應。他們說，‘哇！酷！’‘我感覺好像看透了自己的皮膚！’似乎在自己的身體上看到醫(yī)療影像，是一件相當引人注意和獨特的體驗。”

　　手術室的非接觸型交互

　　隨著影像引導型流程在手術室里的普及，醫(yī)師對與數(shù)字影像之間互動的需要也越來越多。在由微軟研究院學術合作部（Microsoft Research Connections）資助，與蘭卡斯特大學的一個合作項目中，英國米爾頓·凱恩斯開放大學的Rose Johnson，微軟劍橋研究院的Kenton O’Hara、Abigail Sellen和 Antonio Criminisi，以及英國劍橋阿登布魯克醫(yī)院的Claire Cousins，他們合作來實現(xiàn)在手術室環(huán)境中豐富、靈活且非接觸型的患者數(shù)據(jù)交互。由此產(chǎn)生的論文《探索非接觸型互動在影像引導型介入放射學中的應用潛力》（Exploring the Potential for Touchless Interaction in Image-Guided Interventional Radiology）獲得了CHI 2011榮譽提名論文獎。

　　在介入放射學（the interventional radiology）等治療中，影像引導在外科醫(yī)生的工作中起著關鍵作用，然而由于消毒問題，外科醫(yī)生必須避免接觸鼠標、鍵盤等輸入設備。并且不得不借助“代理（proxy）”來瀏覽數(shù)字影像，也就是通過手術小組的其他成員找到合適的影像、平移或縮放。這非常枯燥而且浪費時間。

　　 這張圖片是從計算機區(qū)域向X射線臺拍攝的情景，表現(xiàn)了外科手術團隊以及復雜的協(xié)作環(huán)境，這正是非接觸型互動所必須解決的問題。

　　研究小組開始了實地考察，目標是了解醫(yī)生的工作實踐。研究人員與外科手術團隊協(xié)作進行系統(tǒng)的開發(fā)和評估。針對Xbox 360設計的Kinect等非接觸型互動解決方案為外科醫(yī)生提供了重新掌握數(shù)據(jù)導航控制權的可能。但是，在實現(xiàn)界面的協(xié)同控制，以及實現(xiàn)流暢的系統(tǒng)介入與脫離上，他們仍面臨很多挑戰(zhàn)，因為系統(tǒng)需要知道哪些動作是“針對系統(tǒng)的”，哪些則不是。

　　Sellen說：“這個項目最有趣的看點是，我們有可能通過減少復雜操作所花費的時間，并讓外科醫(yī)生對他們所依賴的關鍵數(shù)據(jù)掌握更大的主動權，來真正改善病人護理和臨床治療效果。從技術的角度看，能夠讓Kinect等技術在游戲領域之外實現(xiàn)其價值，是十分令人欣喜的。”

　　雙手并用

　　觸摸界面十分適用于即興隨意的互動，但用手指精確地選擇一個點，或移動影像而不至于發(fā)生旋轉，是不容易做到的，除非屏幕上有菜單或把手。不過，在觸摸控制的世界里，這樣的選項是不受歡迎的，因為它們會引發(fā)混亂?！稁r石和軌道：擴展帶有形狀手勢的多點觸控互動，實現(xiàn)精確的空間操作》（Rock & Rails: Extending Multi-touch Interactions with Shape Gestures to Enable Precise Spatial Manipulations），合作者包括來自微軟雷德蒙研究院的Wigdor,、Hrvoje Benko，來自微軟公司的John Pella、Jarrod Lombardo和 Sarah Williams，他們提出了一項解決方案，在平面上結合運用可識別的手型和觸控。

　　“巖石和軌道”是對觸控交互詞匯的擴展。它保留了直接觸控輸入模式（the direct-touch input paradigm），但允許用戶使用流暢、高度自由的操作，同時提供簡單的機制以提高精確度、指定操作限制以及避免遮擋。這套工具提供了用于定位、分離、縮放以及使用系統(tǒng)可識別的手型操作的機制，同時也保留了傳統(tǒng)、簡單、直接觸控的操作。

　　《巖石和軌道》這篇論文認為，a）傳統(tǒng)、獨立識別手型的直接操控通常限制了用另一只手進行的操作：b）旋轉；c）調整；以及d）單維度縮放。這樣實現(xiàn)了旋轉角度的流暢，因而可對屏幕內容進行迅速而高精度的操作。

　　該項目是微軟研究院和Microsoft Surface團隊協(xié)作的成果。為此，研究人員就能夠在現(xiàn)實世界的設計師（項目的目標受眾）身上驗證他們的成果。

　　Benko回憶說：“該項目最值得銘記的時刻之一，是當我們意識到我們可以的手勢可以在屏幕上‘常駐（persistent）’。按照從前的模式，你必須保持手的姿勢，才能發(fā)出特定選項的信號；而現(xiàn)在用戶可以‘創(chuàng)建（create）’或‘固定（pin）’某些特定手勢的替代符號，這讓操作更加輕松。這樣用戶就可以執(zhí)行各種千奇百怪的組合操作，而無需長時間保持特定的手勢了。”

　　在微軟研究院針對如何加強人際互動而展開的調查研究中，上面只是很少一部分例子。

　　“人機交互的意義在于發(fā)現(xiàn)和發(fā)明能深刻改變人們生活的技術，”Tan總結道：“微軟研究院致力于推進人機交互技術的不斷發(fā)展。”