人機互動技術：科技化的念力

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人機互動技術：科技化的念力

工研院南分院發展人機互動應用技術，大量運用肢體和情感辨識運算技術，結合來自產學研創意能量所產出的研發成果，未來使用者也可以宅得有趣、宅得健康！


% U# j$ b8 I' u+ k實現「所感即所見」精神的「海上風帆」，以虛擬實境動態模擬系統，是同時整合3D遊戲影像界面與實體的遊戲機台。
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* T) V! D1 V, {! U) i; f宅男腐女世代崛起的背後，第一功臣（或罪人）絕對要歸因於科技的推波助瀾。

% R6 q' \! F) D6 Z我們的生活每一天都更依靠、更依賴、甚至依附著科技而存在，當科技愈來愈有趣，有趣到讓人容易沉迷、忘了我是誰，忘了今夕是何夕，誰還在乎石油危機或是全球暖化？這就是人機互動穿越時空、甚至超越時空的魅力。

也難怪人機互動的應用包山包海，從衣食住行到生老病死，什麼都有，什麼都不奇怪。凡生為人類，從呱呱落地的第一天，到蒙主寵召的最後一刻，幾乎沒有一天可以避開機器，在可見的未來，人與機器也只會愈來愈親密、愈難分難解，這些那些，都是商機。

過去兩年多，工研院南分院積極發展人機互動應用技術，除了已成功技轉「3D飛鼠」，將挑戰Wii的市場地位，還有許多極富潛力的研發成果準備技術移轉或商品化，包括「影像偵測數位內容即時互動技術」、「多點影像輸入介面技術」及「力回饋人體載具操作模擬系統」等技術，可應用在遊戲、玩具、運動等休閒娛樂產業上。其中，有些技術已成功應用在數位學習上，融合影片和動畫，在課堂上進行虛擬實驗；有些則可望將來運用在復健治療上，讓病人在玩樂中忘記復健的辛苦，並達到恢復健康的目的。

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機器遷就人的時代來臨
7 N4 Y' Y% w5 ^顧名思義，「人機互動」就是人與機器之間的互動。為了替「有生命的人」與「無生命的資訊科技」搭起溝通的橋樑，人機互動技術以電腦科學與認知工程為基礎，整合心理學、語言學、生理學、人因工程和許多先進電腦技術等不同學門，隨著應用領域不同，需要的領域知識也更龐雜，也需要強大的軟硬體支援。
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工研院南分院執行長特助兼人機互動應用專案經理林明慧表示，人機互動正處於機制轉換的時代，以前電腦笨，人必須遷就電腦的限制，透過鍵盤及滑鼠等介面來操縱機器；當機器運算速度大幅提升，人機互動也進入「由機器來遷就人」的時代，以使用者為主體，讓機器以人類習慣的、直覺的方式，對人類行為做出回應。
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  @9 D: x; Y0 @工研院人機互動專案，便著重在肢體互動及情感運算這兩大塊核心技術，前者外顯，後者內隱，都不再需要透過滑鼠等介質，讓人類能依循最自然的動作及本能去跟電腦或是設置感測元件的環境互動，而且人不一定要接觸機器才能操作。
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既然人與機器主客易位，追求人類五體感官的高感度產業如遊戲、玩具、運動休閒等也蓬勃發展。只要應用創意夠強，即便人機技術尚未完全成熟，也很容易跟著產業迸發，像現在最熱門的Wii就不是以技術而是以創新應用取勝，帶動任天堂再登顛峰。

相較Wii是利用加速度原理運作，工研院擷取肢體影像跟電腦互動的技術，對使用者來說更為直覺也更方便，市場相當看好，只是技術的相對困難度更高。林明慧表示，工研院開發出來的一些人機互動遊戲，人物動作仍然不是很流暢，「就是在技術上還未臻完善，必須從核心技術再往下扎根。」

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電腦也有思想與情緒
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至於情感辨識則是設計讓電腦偵測到人類發送出來的隱形訊號，包括情緒、思考、甚至腦波等，經過電腦分析後形成資料再回饋給人。這時電腦已不再是傳統的主機與螢幕，而可能是以情緒娃娃或MSN機器人的形象出現，能夠即時偵測、反應人的情緒，你給它一個白眼，它可能會還你十個白眼。有個能吐槽又會吐你槽的機器人，生活當然增加許多樂趣。

情感辨識技術運用在運動器材上，則可以由電腦給予運動處方。比如機台可以感知運動者的心理狀態，根據偵測到的生理和心理狀況，改變運動模式，判斷是否增加使用者的運動量以消除壓力，還是應該讓使用者停止運動等。
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) N7 t3 E% g1 s' O林明慧說，情感運算的技術比肢體辨識更深奧，加上跨領域範圍廣，研發上最常碰到的問題就是懂心理的人不懂電腦，懂電腦的人不懂心理，兩邊也無法溝通。因此目前南分院成立了一個團隊專門做跨領域整合，成員有的是電子、機械、資訊的科技背景，也有來自藝術、醫學工程領域者，以後甚至還可以網羅心理學、企管人才等加入。
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目前工研院南分院已經利用一些相關技術，發展出幾項具體的人機互動成果，未來如同科幻小說中「隔空取物」的念力，將會是每個人都可以擁有的「特異功能」！

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【具力回饋功能的人體載具操作模擬系統】海上風帆

4 ?6 }! V' B1 |1 m8 r& q羨慕那些浪裡來風裡去的風帆高手嗎？試試工研院南分院開發的海上風帆探險模擬機，透過實際操作實機大小的風帆，化身螢幕上的電玩人物。前方的大螢幕還有逼真的波浪動畫，即時模擬使用者操作風帆轉彎、傾斜的情況，在虛虛實實中體驗駕馭風帆的快感和模擬競賽。若要說有什麼缺點，大概就是沒辦法像真正的風帆選手一樣曬出金黃的小麥肌，也不能感受鹹鹹的海風和翻船落水時全身濕透的感覺。
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這套虛擬實境動態模擬系統實現了「所感即所見」的精神，整合了3D遊戲影像界面與實體的遊戲機台，讓玩家在操縱風帆時感受到相對應的力道，同時視覺上也配合遊戲機台的動作。為了更擬真的效果，團隊還請來台南衝浪協會的專業選手親身體驗，也得到很多寶貴的建議。
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2 o8 i; t) A* ~5 Y; P& o% g$ M4 z整個專案是由南台科技大學、稻江科技暨管理學院、成功大學共同合作開發，由工研院南分院負責最後的整合，其中流體力學的數學模型及力回饋機制並已取得專利。南台多媒體與遊戲發展科學系負責設計遊戲介面、水面模擬動畫及機台控制，而成大系統及船舶機電工程學系負責流體力學的數學模型，稻江動畫與遊戲軟體設計系則著墨於造形、美術設計、人物等。其中南台跟成大需要較多整合，將流體力學的模型轉化為海浪的動畫呈現，這也是專案裡最困難的一部分。
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為了讓螢幕上的海浪能隨著風帆選手的動作變化，電腦主機需要做大量而複雜的數學計算，如果電腦速度不夠快，遊戲人物的動作就會產生延遲，甚至還可能和其他軟體衝突。而力回饋的設計則配合使用者情境模式，讓使用者能感受到每一個動作的力道，例如緊張施力、旋轉、轉彎或是傾斜時也能實際感受到相對的力量，並即時反應在螢幕上的人物動作裡。

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海上風帆模擬機將來在成本降低後，可商業化作為遊樂場裡的大型遊戲機台，或是選手風帆訓練機以降低風險及訓練成本。另外，因現有機構體積過於龐大，以家庭娛樂為目的之小平台模擬機也在同步開發中，將來還會擴增實境和場景設計。

除了遊戲的功能外，這種力回饋的技術，還可以作為年輕人運動管理，或是中老年人肢體復健的輔具。它可以回饋使用者，讓大家知道在運動或是復健的狀態下，使用何等力道最為恰當；搭配3D動畫，更可以讓汗流浹背的運動計畫或是咬牙切齒的復健過程，變得更有趣。

工研院南分院執行長蔡新源表示，南分院肩負驅動創新研發、協助南台灣產業升級的責任，希望能帶領台灣廠商從市場「跟隨者」(Follower)變成「領導者」(Pioneer)。而南分院創新的產學研合作模式，為人機互動注入源源不絕的研發能量。由工研院提供設備資源，廣納南部學術界的研究能量及師生創意，再整合技術及成果。蔡新源企圖將南分院打造成「南台灣最大的研發資源分享平台」，成為南部產學研共同研發中心與創業育成中心，並「以整合力與效率開創產業效益」。

林明慧表示，海上風帆機台就是融合各校提出的想法和創意，最後在院內兜起來的「無敵鐵金剛」；今年則更進一步，先想要做什麼樣的無敵鐵金剛，再找各校貢獻自己擅長的領域。至於今年的無敵鐵金剛是什麼，林明慧神秘地表示，要先保密，等到年底就揭曉囉！
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【人機互動技術】
人機互動（Human-Machine Interaction），一般是指介於使用者與電腦之間溝通與互動之硬體以及軟體，特別是使用者可以感受到的介面。以往人機互動著重硬體如滑鼠、鍵盤、手寫板等輸入介面，但新一代人機互動追求「以人為本，電腦為輔」，除了雙手，語音、肢體動作、生物特徵、生理訊號和情感都可以是輸入介面。而電腦系統則在人工智慧、自然語言處理、多媒體系統等技術的輔助下，在不同狀況下適當地回應身份、年齡、使用習慣各異的使用者。（鄭詠澤整理）

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未來購物模式新變革 讓生活更加便利舒適
2008-09-02

根據西班牙TNS市調公司的調查指出，未來人類的購物習慣與方式將跟隨著科技技術革新而產生重大改變。未來最新型態的購物方式將如：指紋辨識器與銀行帳戶的結合，讓消費者出門購物無需攜帶錢包，只需掃瞄指紋即可完成付款動作；互動式更衣室讓顧客試衣時不需步出更衣室就能與服務人員聯繫；到超市購物時，只要透過智慧購物車上的螢幕即可找到所需商品及查詢商品價格與促銷活動等；服飾店裡的數位魔鏡或三維式人體掃描器，讓顧客不用試穿就能衣服適不適合身材，及穿起來的樣子如何；還有能自動記錄食品保存期限與能自動列出購物清單的冰箱等。這些新技術的研發、應用與新型態的購物方式不僅將改變既有的消費模式，也可有效降低與改善目前常見的購物糾紛及問題，提供人們更舒適便利的優質智慧好生活。