人(rén)機界面概念及定義分(fēn)析與基本原則

人(rén)機介面或稱爲人(rén)機互動(Human-Machine Interface；HMI)是一個(gè)涵蓋多(duō)重科技的(de)領域，包括人(rén)因工程、人(rén)體工學、電腦(nǎo)科學、人(rén)工智慧、認知心理(lǐ)學、哲學、社會學、人(rén)類學、設計學與工程學等學門，因此不能完全以IT科技的(de)角度觀察與研究，甚至其中認知心理(lǐ)學的(de)重要性可(kě)能比電腦(nǎo)科學重要，但是目前研究人(rén)機介面的(de)模式常反其道而行，造成許多(duō)有用(yòng)的(de)程式或是科技在「不好用(yòng)」的(de)呼聲中被埋沒，殊爲可(kě)惜。
人(rén)機介面最簡單的(de)定義是，在人(rén)員(yuán)與機器之間，透過某種介面，人(rén)能夠對(duì)機器下(xià)達指令，機器則能夠透過此介面，将執行狀況與系統狀況回報給使用(yòng)者，換言之，正确的(de)在人(rén)機之間傳達訊息以及指令，就是人(rén)機介面的(de)主要定義

圖示:人(rén)機介面要考量人(rén)性需求，例如将複雜(zá)的(de)各種門禁與管理(lǐ)訊号，濃縮到一個(gè)10吋螢幕成淺顯易懂(dǒng)的(de)資訊即是一例

    人(rén)機介面設計出來(lái)，所需要達成的(de)目标，卻不僅僅是單一的(de)命令與回饋，反而相當複雜(zá)，主要分(fēn)爲四個(gè)面向：1、發揮機器本身應有的(de)功能。2、提高(gāo)機器的(de)使用(yòng)效率與發揮效能。3、确保使用(yòng)中之機器或系統在對(duì)使用(yòng)者友善的(de)情況下(xià)，能更經濟與安全，延長(cháng)使用(yòng)週期。4、符合使用(yòng)者的(de)生理(lǐ)、心理(lǐ)需求，提高(gāo)使用(yòng)滿意度。

    仔細審查前述的(de)定義與目标，可(kě)以發現兩者之間充滿著模糊地帶，如果是一般的(de)IT科技，輸入與輸出即具有絕對(duì)性，但是人(rén)機介面在使用(yòng)者與機器之間，卻沒有标準反應模式。以最重要的(de)視覺而論，介面上機器呈現的(de)訊号，讓人(rén)正确的(de)看到「那個(gè)訊号」，但是這(zhè)個(gè)訊号的(de)意義，觀看者卻需要靠他(tā)個(gè)人(rén)的(de)經驗、知識和(hé)周圍的(de)環境，來(lái)解釋所看見的(de)影(yǐng)像。

    換言之，設計再精良的(de)機器，如果沒有考慮到使用(yòng)者對(duì)象的(de)需求，往往也(yě)被歸類爲失敗的(de)人(rén)機介面，例如将一台顯示許多(duō)數學符号的(de)工程計算(suàn)機給剛學會基本運算(suàn)的(de)幼童使用(yòng)，原本設計精良的(de)功能反而成爲幹擾幼童找到正确數字的(de)障礙，結果其計算(suàn)速度還(hái)不如交給幼童一台陽春計算(suàn)機。

    此一淺顯的(de)道理(lǐ)放在前述的(de)例子相當明(míng)顯，但是當使用(yòng)者背景與機器本身功能開始複雜(zá)化(huà)後，許多(duō)可(kě)笑(xiào)的(de)例子即出現，故人(rén)機介面的(de)設計，很明(míng)顯不能隻從機器的(de)功能面發想構思。

    解構人(rén)機介面第一步 了(le)解使用(yòng)者：人(rén)

    「了(le)解人(rén)」是設計人(rén)機介面的(de)第一個(gè)步驟，看似簡單以懂(dǒng)，卻知易行難，因爲這(zhè)個(gè)概念卻違背很多(duō)正在設計人(rén)機介面的(de)「科技人(rén)」的(de)直覺，因爲科技人(rén)從小到大(dà)接受的(de)訓練，都是人(rén)可(kě)以被且必須被訓練來(lái)配合工作以及任務。實際上「訓練有素」的(de)概念在二次大(dà)戰就證明(míng)漏洞百出，即使是經過特殊訓練的(de)人(rén)，還(hái)是無法操作一些複雜(zá)的(de)機器或勝任一些看似已熟練的(de)工作，因爲這(zhè)些機器或工作本身已經超出人(rén)類的(de)能力極限。

    二戰著名例子之一，即1940年納粹德軍入侵法國，法國戰車無論裝甲與火力都遠(yuǎn)勝德軍，但是交戰卻以慘敗收場(chǎng)。經過檢討(tǎo)才發現法國戰車(如SOMUA S35)幾乎把所有功能都設計給車長(cháng)，以緻于車長(cháng)必須觀察戰場(chǎng)，研判戰況，下(xià)命令給其他(tā)成員(yuán)，注意敵軍和(hé)友軍的(de)動靜，還(hái)必須親手裝填抱彈、瞄準、發射。相對(duì)的(de)，德軍戰車(如III号戰車)把這(zhè)些任務分(fēn)别分(fēn)散在車長(cháng)，炮手、裝填手、無線電手的(de)身上，各司其職，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)壓過車長(cháng)一人(rén)忙不過來(lái)的(de)法國戰車。

    換成IT術語，就是能多(duō)工的(de)德軍戰車擊敗了(le)隻能單工的(de)法國戰車，當然原因即是法國戰車人(rén)機介面設計不良，研發者忘了(le)考量車長(cháng)這(zhè)個(gè)人(rén)，就算(suàn)訓練有素，也(yě)有其生理(lǐ)上與心理(lǐ)上的(de)極限。從此，「了(le)解人(rén)類極限而不是考驗人(rén)類極限」的(de)觀念誕生，成爲了(le)二戰後人(rén)機介面設計的(de)基本守則。

    了(le)解作爲使用(yòng)者的(de)人(rén)，基本上由生理(lǐ)結構與人(rén)體計測方法開始，首先爲了(le)解人(rén)體骨骼生理(lǐ)結構、活動方式與測量标準、測量方法等，接著爲認識神經系統、骨骼與肌肉、運動控制、反應時(shí)間的(de)測量與模型等，了(le)解運動與體力活動在不同情境下(xià)的(de)極限。

    再者爲人(rén)類感官能力，即視、聽(tīng)、觸、嗅、味、本體覺、運動覺、平衡覺的(de)生理(lǐ)運作特徵，其中視覺最爲重要，主要就是指視覺的(de)認知能力，包括視距長(cháng)短、視野大(dà)小、變色能力、明(míng)暗适應力、視覺暫留、閱讀與感知速度…等的(de)了(le)解。次要的(de)爲聽(tīng)覺，亦需了(le)解聽(tīng)覺系統的(de)生理(lǐ)運作特徵，包括音(yīn)響度、音(yīn)高(gāo)、音(yīn)色的(de)知覺現象等與語音(yīn)介面的(de)關系。

    接著探究人(rén)類認知能力，了(le)解「認知心理(lǐ)學」的(de)研究理(lǐ)論與成果。包括記憶、注意力、思考、問題解決、知識表徵的(de)議(yì)題與訊息處理(lǐ)論，這(zhè)個(gè)部分(fēn)看似艱澀，實際上認知心理(lǐ)學可(kě)說是大(dà)腦(nǎo)思考的(de)逆向工程(reverse engineering)：用(yòng)以實驗爲主方法，嘗試大(dà)腦(nǎo)之算(suàn)法(algorithms）與資料結構(data structures)。認知心理(lǐ)學習(xí)慣用(yòng)曆程(processes)與表徵(representations)指涉演算(suàn)法與資料結構。以IT工程師學術訓練而言，把名詞代換即可(kě)看出兩者的(de)關聯性。

    除了(le)一般人(rén)外，現在的(de)人(rén)機介面越來(lái)越講求針對(duì)特殊使用(yòng)者，例如孕婦、兒(ér)童、老人(rén)、殘障者的(de)問題與設計考量。此外，有些法令規範會進一步限制人(rén)體所能承受的(de)物(wù)理(lǐ)化(huà)學限制，例如車輛的(de)撞擊規範，都需要一併了(le)解。

    導入人(rén)性的(de)人(rén)機介面設計 5方法破閉門造車困境

    在實務上，有許多(duō)方法可(kě)以突破人(rén)機介面設計閉門造車的(de)窘境，讓設計出來(lái)的(de)介面符合前述的(de)以人(rén)爲本之概念。不過單一方法因各有優缺點，故通(tōng)常必須以3個(gè)以上的(de)方式交叉評估。

    1、啓發式評估(Heuristic Evaluation)：
    啓發式評估可(kě)以讓研發團隊簡單快(kuài)速地在産品的(de)人(rén)機介面中找出使用(yòng)性問題。在啓發式評估的(de)過程中，評估人(rén)員(yuán)對(duì)照(zhào)研究人(rén)員(yuán)提供的(de)使用(yòng)性準則清單，以檢視産品的(de)人(rén)機介面形式與操作流程，并找出其中違反使用(yòng)性準則的(de)項目。優點爲可(kě)發現個(gè)别的(de)使用(yòng)性問題，可(kě)以列出專家使用(yòng)者的(de)需求，缺點是因爲并未包括真正的(de)使用(yòng)者來(lái)思考，所以無法發現令專家意想不到的(de)需求。

    2、觀察法(Observation)：
    适用(yòng)于操作分(fēn)析及追根究底的(de)研究階段，通(tōng)常需要3 位或更多(duō)的(de)使用(yòng)者，優點是具有生态學之效力且可(kě)明(míng)确的(de)指示使用(yòng)者的(de)工作，缺點是如果沒有實驗者在掌控，則結果将難以控制。

    3、訪談(Interviews)與問卷調查(Questionnaires)法：
    訪談适用(yòng)于操作分(fēn)析階段，一般需要5 位受測者，優點爲這(zhè)是一種柔性的(de)、深入的(de)看法與經驗調查，缺點是需花費相當長(cháng)的(de)時(shí)間且結果非常難分(fēn)析比較。問卷适用(yòng)于操作分(fēn)析及事後檢討(tǎo)的(de)研究，最少要有30 位受測者，優點爲可(kě)發現受測者的(de)主觀偏好，且容易反覆進行，缺點是爲了(le)避免誤解，需要先前測試工作。

    4、記錄實際使用(yòng)法(Logging actual use)：
    需20位以上受測者，記錄完整使用(yòng)結果，以鏈結分(fēn)析(Link analysis)、佈局分(fēn)析 (Layout analysis)、工作層級分(fēn)析(Hierarchical task analysis)等方式，優點爲可(kě)發現高(gāo)的(de)慣用(yòng)性或不慣用(yòng)的(de)型态，缺點爲分(fēn)析内容需大(dà)量資料，也(yě)許侵犯到使用(yòng)者的(de)隐私。

    5、使用(yòng)者直接回饋法(User feedback)：
需要上百受測者長(cháng)時(shí)間的(de)參與，适用(yòng)于事後檢討(tǎo)的(de)研究，優點爲可(kě)持續追蹤使用(yòng)者的(de)要求與觀點是否改變，缺點是需要特定組織固定性的(de)執行發問與回收資料等工作。