数字化生存 20周年纪念版

20世纪60年代初期肇始的人机界面研究分成两部分，这两部分在其后的20年中各自独立发展，始终未能相互融合。一部分研究的是互动性问题，另一部分则把重心放在感应的丰富性方面。

互动性的研究偏重于解决计算机共用的问题，因为在当时，计算机是一种极其昂贵而且大一统的资源。在20世纪50年代和60年代的早期，由于计算机太宝贵了，你会想尽一切办法让它不停地运转。把一部计算机接上键盘，用计算机打出一个问题，接着，再让它闲置在那里，等待人们阅读问题、思考，然后回答，这简直是无法想象的。分时(time-sharing）的发明使这样做成为可能。所谓分时，就是让多个用户能够在彼此相隔很远的地方，共同使用一台计算机。假如你把计算机资源在10个人当中分配，那么，不但每个人可以分享1/10的机器使用时间，而且，当一个人在思考的时候，或许计算机可以完全为另一个人所用。

这种分食数字化大饼的做法要想行得通的条件是：没有一个用户的胃口过大，需要进行大量的计算或需要大量带宽。早期终端机(terminal)的速率是110波特；我还记得清清楚楚，当速率提高到300波特时，感觉真是快极了。

同床异梦

相反地，有关感应丰富性的研究则偏重于极高带宽的图形互动上。早期的计算机制图需要一部机器专门用来提供图像。基本上，它与今天的个人计算机并无二致，但是却大得多，能够装满一间屋子，并且要耗费数百万美元。计算机制图技术刚诞生时，是一种勾画线条的媒介，需要强大的计算能力来直接控制阴极射线管的电波。

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一直到了10年之后，计算机制图才从单纯的勾画线条，发展到可以制作多种形状和图像。出现了一种叫做“光栅扫描显示器”(rasterscandisplay）的新型显示器，它需要大量的记忆容量，以一点一点地存储画面。它们今天已经随处可见，然而，大多数人都不知道这种显示器当初曾经被视为异端。事实上，在1970年，几乎没有人相信计算机存储器有那么一天会便宜得可以被大量用在制图上。

在此之后的20年中，分时技术和计算机制图可以说是同床异梦。感应能力贫乏的分时系统成为商业和学术界广为接受的计算工具，促成了我们今天习以为常的电子银行和民航订位系统的诞生。商用分时系统的界面设计通常十分简陋，输出形式和打字机几乎没有什么两样；而且对任何单一用户而言，整个系统似乎刻意放慢速度，以便其他人也能够得到他们应有的那一份计算机资源。

另一方面，计算机制图大多应用在独立计算上。到1968年，价格在20000美元左右的小型机(mini-computer)开始出现，主要原因是当时的工厂和机器自动化(automation）进程都需要非常精确而且实时的控制系统。计算机制图也是一样。这种独立的计算机制图系统与显示装置一起，构成了今天我们所了解的“工作站”（workstation）的前身，其实工作站只不过是穿上了长裤的个人计算机罢了。

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多模式界面

我们通常都是把累赘当成一种坏现象，暗指无谓的冗长以及漫不经心的重复。在早期的界面设计中，人们研究互动技术，并且尝试为不同的环境明智地挑选出不同的界面运作方式。光笔（lightpen）会不会比数据板(data tablet)更好呢？这种“二者必居其一”的思维方式，是受到了一种错误信念的支配，即以为任何一种特定的情况都会有一个放之四海而皆准的“最好解决方案”。之所以说这种信念是错误的，是因为人是互不相同的，情况也是瞬息万变的。此外，某种特定的互动方式究竟适合哪种环境，很可能要视你当时可用的信道而定。天底下没有一种最佳的界面设计。

我还记得，20世纪70年代中期，我去拜访一位海军上将，当时他有一套最先进的指挥控制系统。他先向一位下级水兵发号施令，然后再由其十分尽责地把命令输入计算机。因而，在一定的意义上，整个系统有了一个绝佳界面，这个界面不仅能识别语言，而且还很有耐性。海军上将可以随心所欲地在房间里走来走去，一边谈话，一边指手画脚。他完全就是他自己。

尽管如此，海军上将从没想过通过这样的间接界面来策划一场进攻。他很清楚水兵可以从计算机系统的小小显示器上，一窥整体形势，但是他宁可和墙壁上一张很大的战区地图直接互动，因为这样一来，他就可以把小小的形状各异的蓝色和红色军舰标志，钉在这张地图上（那时我们总是开玩笑说，苏联人也用同样的颜色)。

海军上将乐于使用这张地图，不只是因为地图是传统的作战工具，有清晰的画面，而且还因为他可以把自己完全投入其中。当他移动地图上的军舰的时候，他的手势和动作都加强了他的记忆。他完全陷入到战局的演示之中，连脖子上的肌肉都绷紧了。这种界面不是“非此即彼”(either/or)，而是“二者兼顾”(both/and)。

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“二者兼顾”的思维带来了一大突破，简单地说，就是“累赘是好的”。事实上，最好的界面应该是有许多不同而并存的交流渠道，通过这些渠道，一个用户可以利用一组不同的感应装置（可能是用户的，也可能是机器的）进行表达并撷取意义。同样重要的是，一种交流渠道也许能够弥补其他渠道传递信息之不足。

例如，假如一间屋子有十来个人，我问其中一个人：“你的名字叫什么？”除非在我问话的时候，你能够看见我的目光所及之处，否则这个问题根本没有任何意义。也就是说，形容词“你的”，其意义来源于我的眼睛注视的方向。

这种状况在麻省理工学院的狄克·波尔特(DickBolt)和克里斯·施曼特(ChrisSchmandt)所开发的名为“把它放在那儿”(Put-That-There)的程序中，得到了完美的印证。1980年推出的该程序第一版，能够让你对着墙壁大小的显示器说话和做手势，以及在一个空白的屏幕上（后来改成加勒比海)，移动简单的物体(后来化为船只)。在“把它放在那儿”程序的示范影片中，这个程序误解了一条指令。施曼特脱口而出“哎呀，该死”，这句话在影片中给观众留下了很深的印象，提醒许多未来的观众，有待努力的地方还有很多。

整个构想其实再简单不过：说话、指点和眼神，应该作为一个多模式界面（multimodal interface）的不同部分共同工作。这种多模式界面，不再仅仅是来来回回地传递信息(这是分时的基础)，而是更像人与人之间面对面的谈话。

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当时，这种试图以“二者兼顾”的方式来设计界面的研究，和其他类似的早期研究一样，看起来像门有水分的科学。我就不怎么看得起界面研究中的测试和评估工作。或许我太自大了，不过我认为假如你必须在小心翼翼地测试某个设计后，才能看出它所造成的差异，那么，这个设计首先根本就没有造成足够大的差异[4]。

成长的秘密

当我还是个小男孩时，我的母亲有个家用壁橱，壁橱后面有一堵“秘墙”。这个秘密其实没什么大不了的：墙面上有许多小心刻划的铅笔痕迹，代表我定期测量的身高。所有的铅笔线旁边都尽责地标注了日期，有些线靠得很近，因为那段时间身高测得比较频繁；有些线隔得很远，很可能因为那年夏天，我们外出度假了。再弄一个壁橱建一堵秘墙，似

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[4]1976年，尼葛洛庞帝和波尔特等人一起展开了“空间数据管理系统”研究计划。尼葛洛庞帝的构想，是要把计算机变成一个“记忆的办公室”，计算机屏幕就好像办公室桌面一样，摆着各种办公用具（例如日历、电话、公文夹等）。在他们所创造的媒体室中，使用者可以坐在房间中央的椅子上，面对占满整面墙的计算机形象。与计算机连线的感应器，会追踪使用者的手臂动作，使用者可以用手指着墙上显示的物体，嘴里说：“把它放在……”，然后把手指到他想要的位置，再说“……那儿！”就可以移动屏幕上的物体。曾著书描述媒体实验室的斯图尔特·布兰德形容这好像“一台房间大小的个人计算机，你的整个身体就是鼠标控制器，而声音则是键盘”。

乎不可行。

这个身高测量法是我个人的私事，我猜它某种程度上也反映了我喝了多少牛奶、吃了多少菠菜和摄取了多少其他好东西。

相较之下，“成长”具有更加戏剧化的一面。一位许久未见面的叔叔看到我时，也许会问：“你成长得怎么样啦，尼基[5]?”(假定他已有整整两年没见到我了）但是，我没有办法真正体会到自己的改变。我能看到的只是壁橱秘墙上那些短短的铅笔线。这种“刚刚能够看出来的差异”(Just-NoticeableDifference，JND)，是心理物理学（psychophysics)[6]的一种测量单位。单单这个名称本身，就已经影响了界面的设计。你不得不自问，假如不过只有“刚刚能够看出来的差异”，何必这么费事呢？假如你只有小心测量，才能找出其中的差异所在，也许我们的努力方向就是错误的：应该往能够产生较大差异的方向努力。

举例来说，学术研究显示，在大多数应用上，讲话和自然语言(naturallanguage)[7]都不是人与计算机之间的合适的沟通渠道。这些技术研究报告中充斥着各种表格及对照实验等，只为了证明自然语言容易给人机沟通造成混乱。

我当然不会期望一架波音747客机的驾驶员只要高唱“高高高高飞！”飞机就会滑行和起飞。即便如此，我仍然想不通为什么我们不能运用丰富的语言和手势来控制事物，哪怕是在驾驶舱中。无论你把计算机应用在什么地方，都必须把丰富的感应能力和机器的智能两者的力量结合起来，才能产生最有效的界面设计。

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[5] 尼古拉的爱称。

[6]一门研究感觉历程及其测量的学科。

[7]自然语言指自然发展而成的语言，区别于计算机语言或世界语一类的人造语言。

如此一来，我们将可以看到显而易见的差异。我们将看到的是我叔叔眼中的我，而不是壁橱上短短的铅笔痕迹。

我的梦想

我对界面的梦想是，计算机将变得更像人。这种想法很容易招致批评，人们会嫌它太浪漫、太含混或太不切合实际了。真要批评的话，我会说这个想法还太保守了。可能有许多异乎寻常的交流渠道甚至到了今天，我们都还浑然不觉（由于我妻子是双胞胎姊妹中的一个，而我自己也有对双胞胎弟弟，从自己的实际观察中，我完全相信超感觉的交流方式不是不可能存在的)。

20世纪60年代中期，我给自己设立的目标是，模拟面对面的交流方式，其中包括了手势、面部表情以及肢体动作。我把海军上将作为我的模型。

在具有里程碑意义的“空间数据管理系统”(Spatial Data ManagementSystem）的研究计划中（时间大约在1976年）。

我们的目标是提供一个“让将军、企业总裁和6岁儿童都能使用计算机”的人性化界面。我们把系统设计得能让用户在30秒之内学会操作。由于所有人都对桌面和书架非常熟悉，这两种东西被借用来作为浏览和操纵复杂的声音、影像和数据资料的工具。

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在20世纪70年代末期，这样做已经算是很激进了。但按照海军上将与水兵之间的对话方式来安排人机交流，此种做法能够产生的意义和影响，仍然是“空间数据管理系统”未能洞察的。未来的人机界面将根源于“授权”(delegation)，而不是直接控制——下拉、弹出、按鼠标等—同时，也不再是鼠标界面。我们一直执着于让机器达到“容易操作”的境界，有时候却忘记了许多人压根儿就不想操作机器。他们只想让机器帮他们做事。

未来，今天我们所谓的“代理人界面”(agent-basedinterface）将崛起成为计算机和人类互相交谈的主要方式。在空间和时间的某些特定位置上，比特会转换为原子，而原子也会转换为比特。无论这种转换是通过液晶（liquid crystal）传输还是语音发生器（speech generator)实现的，界面都将需要不同的尺寸、形状、颜色和语调，以及其他五花八门的能够感应的东西。

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1. 图形幻界

计算机制图“大爆炸”

1963年，伊凡·苏泽兰（Ivan Sutherland）在麻省理工学院发表了名为《画板》（Sketchpad)的博士论文，其互动式计算机制图的构想犹如给全世界投下了“一枚炸弹”。画板是一个实时的素描系统，使用者可以利用“光笔”，直接和计算机屏幕进行互动式交流。这个成就太伟大了，意义也极为深远，我们中的一些人，直到10年后才开始领会它的全部价值所在。画板为我们带来了许多新概念，随便举几个例子，就可以说出动态图形、视觉模拟、有限分辨率、光笔追踪以及无限可用协调系统等。画板可以说是计算机制图的“创世大爆炸”(bigbang)[1]。

接下来的10年里，许多研究人员似乎对计算机制图的实时和互动层面失去了兴趣。相反，大多数人把创造力投入到脱机的(offline)、非实时的真实影像合成技术上。苏泽兰自己也稍稍偏离了原本的方向，转而研究图像逼真度，也就是要寻找能够让计算机影像变得栩栩如生、刻画入微的方法。这种研究的重心完全放在阴影、明暗、反射、折射、隐蔽的物体表面等诸如此类的问题上。绘制精美的国际象棋棋子和茶壶成了后画板时代的象征。

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[1]一些学者认为，100亿\~150亿年前，曾发生过一次大爆炸，宇宙由此形成。此处是借喻。

就在同一段时间里，我越来越觉得，人类如何能够简单而轻松地表述他们的图形构想，这是一个比机器能否合成如照片般逼真的影像重要得多的问题。在好的人机界面设计中，计算机应该能够理解不完整的、模糊不清的想法——这类想法常常会在任何一个设计的初始阶段出现——而不是只懂得那些以比较完整和连贯的方式表达的复杂化的、已成形的东西。在计算机上实时追踪手绘草图，为我提供了一个绝佳的领域，我得以在这一领域开展研究，把计算机制图作为一种动态更强的、互动性更好的而且表达能力更佳的媒介来加以理解，并推动这种媒介的发展。

我的一个至关重要的工作思想是，你必须了解一个人的绘图“意识”。如果一位用户慢慢地画了一条轻轻的、但似乎是有意画出的曲线，计算机会假定他或她就是要画这样一条曲线，但是假如用户很快画了一条一模一样的曲线，很可能他或她原本打算画的是一条直线，却不小心画歪了。假如我们只根据这两条曲线完成后的实际形状、而不是用户描绘线条时的状况来判断，那么这两条曲线看起来完全一样。但是，用户的绘图动作却显示出两种截然不同的意图。而且，由于每个人画画的风格都不相同，表现出来的绘图行为也会因人而异。因此，计算机必须学习掌握每个用户的绘图风格。

30年后，苹果公司的产品“牛顿”牌掌上型计算机（Newton）体现了同样的思想。它能根据使用者的书写风格，辨认出他的笔迹（尽管效果还不尽如人意)。那些花了较长时间在牛顿计算机上写字的人，似乎感觉更满意一些。

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