【設計分享】人機互動的未來:語音交互和觸控交互

2011年10月4日，蘋果在新品發布會上開創性地宣布Siri語音控制功能率先在iphone4s機型上投入使用，又在2012年完成其對中文語音識別和互動的支持，語音助手浪潮首先在手機端應用掀起。

經過五年的發展，原本通過手動的人機互動模式已衍生出許多口令式應用場景，與此同時，在炙手可熱的智能家居市場中，以語音交互為基礎的人機互動模式也逐步成為標準性功能配置。

雖然，語音交互領域儼然被吹捧為又一智能藍海、智能領域的入口之一，國內外科技大佬也因此沒少在其投錢。

然而，回到現實應用場景裡，我們當中有多少人真的像手動觸屏操作那樣信任語音助手?一天中有多少次開啟過語音互動功能?從我們身邊的用戶和自身的使用習慣看，用戶對語音操控仍然極度缺乏信任。

當今語音技術格局

從語音智能生態系統來看，主要有基於Nuance的蘋果Siri與三星S-Voice、谷歌Android的Google Now、微軟Windows Phone的Cortana三大版圖。

專注於中文語音智能領域而言，以傳統的語音技術提供商科大訊飛為首，無論在技術還是市場者佔有領先地位，已知的合作廠商如京東微聯、錘子科技、長虹、創維、三星等家電廠商;騰訊，百度兩大科技巨頭也通過其團隊實力的優越性展現了後來者居上的姿態;蘇州思必馳，捷通華聲，雲知聲等相對較年輕的技術服務商在整體識別率十分搶眼;以及一些背靠其他學術或技術團隊的小公司也正在積聚力量。

基礎：手機使用場景

從iPhone的Siri開始，通過語音助手在手機上實現讀簡訊、介紹餐廳、詢問天氣、設置鬧鐘、自然語言輸入、調用天氣預報、日程安排、搜索資料等功能已不再新鮮，通過後期的技術迭代，學習新的聲音和語調，提供對話式的應答等能力也不在話下。

同時，在應用類層面，如微信、新浪微博、語音搜索、365日曆、掌閱、91熊貓看書以及各大導航類應用也全面引入了語音識別、語義理解等功能。

潛力：家居物聯網

隨著物聯時代的興起，家居物聯這塊藍海市場也吸引了眾多科技公司的押注，而其最基本的接入方式。

在國外，三大科技大佬已開始布局，蘋果就在今年6月初的蘋果全球開發者大會(WWDC)上，推出了自家首個智能家居平臺Homekit，其亮點也正是整合了Siri——具有語音控制功能，對於借用第三方應用或其它硬體而實現智能操控的國內智能家居系統無疑更容易打動用戶。與此同時，微軟近日也宣布將把微軟語音助手Cortana引入家庭自動化設備製造商Insteon在Windows Phone的應用程式中。而谷歌早在去年也通過收購收購Nest Labs成功進軍智能家居市場，並在今年5月份的谷歌I/O開發者大會上推出了以Android為核心的Brillo系統，以及Google Now新的智能應用功能。

國內市場方面，京東藉由DingDong音響的語音交互功能作為物聯家居的入口、以及通過類似布丁機器人等家庭機器人的人機語音互動入駐智能家居等模式也屢見不鮮。

目前語音交互在國內智能電視上已經有一定程度的應用，比如樂視超級電視、微鯨電視、長虹智能電視等，主要是與語音領域的專業公司科大訊飛合作。不過語音交互在智能電視上的應用主要還集中在對傳統遙控器和鍵鼠操控的有限替代上，尚未深入到各種應用服務中。

實際上，在人機互動的各類技術中，觸控是應用最廣泛的技術，這個技術自從被蘋果發揚光大後，讓下至一歲的寶寶上至80歲的老人都可以應用嫻熟，這個技術也會逐漸和顯示融合、和壓力感應融合、和指紋識別融合，並衍生出側邊觸控、觸控筆等新應用，近日，Synaptics公司智能顯示事業部高級主管 Srinivas Pattamatta在接受電子創新網專訪時詳細介紹了觸控技術的新發展。

觸控筆，帶來高端體驗

自從蘋果iPad Proi發布後，觸控筆一下成為一個新的焦點，有人說庫克打了賈伯斯的臉，因為2007 年在蘋果發布第一款iPhone的時候賈伯斯曾說：「誰會想要一支觸控筆?」

但是實際情況是2007年的時候市場對觸控筆沒有需求，而且觸控筆因為處理器的 技術也不會有流暢隨心的體驗， 現在市場開始有了觸控筆需求。對繪圖製圖有需求的那部分消費者已經出現了，可是市場上的產品並沒有讓他們滿意，所以蘋果出手了，另外很多商務人士也有觸控筆的需求。不過蘋果觸控筆售價要近800元RMB，幾乎是一部入門級4G手機的價格，這價格讓很多人望而卻步了。

現在，Synaptics帶來觸控筆方案可以讓觸控筆的成本大幅度降低!「現在市場上流行的一些非常多功能的觸控筆，必須自身有電池、需要內置ASIC晶片。但是我們的這款成本優化、高性能的觸控筆是無需ASIC晶片和內置電池的!」Pattamatta表示，「我們的這款多功能筆本身也帶一個鍵，可以通過編程的方式來定製它的功能。比如你可以點一下這個鍵，它畫出來的線條粗細是可以調節的。而且我們可以讓只支持觸控筆觸控，或者同時支持手的觸控和觸控筆的觸控。」

例如商務人士可以定義這個筆畫出線條或者是紅色或者黑色高光顯亮，但是一個藝術家可以用的筆更強調筆觸，需要畫出來的線條粗細是能夠控制的。就可以通過這個鍵實現定製。

據介紹該觸控筆最細支持1.5mm線條有256級的筆觸層級。可以應用在大屏手機、平板和二合一筆記本上，未來還會擴展到更多應用領域。「對於Synaptics而言，我們絕對不會把技術放在一種類型的設備上，絕對都是設備組合的。不光是電子設備，汽車也是在我們整個組合裡面的。只不過我們一開始正好進入的市場，先是筆記本、PC、平板、手機這些市場。現在我們也進入了一些全新的市場，像汽車、可穿戴設備等等。」他表示。

未來，已經採用Synaptics觸控方案的手機貌似可以通過手機軟體升級支持觸控筆，當然需要一些支持觸控筆的應用來支持才可以。這是個挺有意思的技術，是不是一些廠商可以考慮單獨生產觸控筆呢?

Pattamatta透露Synaptics已經加入了一個叫做普遍觸控筆(USI)的業界聯盟推進觸控筆技術的普及。

壓力觸控，把觸控引到Z軸

傳統的觸控這是在二維平面上操作，隨著蘋果把壓力觸控引入，觸控可以向3維Z軸發展了，而且這將帶來更簡便的操作。這是壓力觸控的原理示意圖。

「Synaptics的壓力技術方案叫ClearForce。是把壓力觸控和顯示集成，通過ClearForce技術，我們可以更好的完善智慧型手機的人機界面。同時，能夠為手機應用提供新的模式和功能。讓消費者的使用更隨心所欲。」Pattamatta指出，「Synaptics希望把ClearForce這項技術用到所有的產品上PC、智慧型手機、可穿戴設備和汽車。」

一般來說觸控技術就是終端用戶用手指點擊屏幕。而現在如果用戶手指向下壓的力度加強的話，通過感知壓力，就可以更快速的讓用戶去訪問想看的內容。如用戶用力按屏幕，設備就能夠向下快速的翻郵件，點擊一下，就能翻出一個菜單。再用力按壓，就能彈出更多的功能菜單。

實際上，壓力觸控的應用除了按壓還有更多，Pattamatta表示通過側面的壓力感應，其實是側邊觸控技術，可以實現單手操作，以前沒法單手操作。ClearForce直接用力點擊屏幕，就可以直接啟動照相功能。所以ClearForce能夠給用戶更好的與機器互動的能力。

通過這個功能可以把未來的很多體驗改進，例如輸入字體的時候再不用去來回切換大小寫和字符，只要按下屏幕，力度不同會切換到不同的輸入模式，據介紹可以實現256個層級的按壓，關鍵看手機製造商如何實現更酷的體驗。

雖然目前一些廠商如敦泰、奇景光電等也號稱實現了這樣的功能但是Pattamatta強調Synaptics是在三年前就開始做壓力感應技術並在1996年就獲得了第一項有關壓力感應的技術專利。而且截止現在已經擁有超過60項壓力感應方面的專利。

未來手機、可穿戴設備、汽車、印表機和任何設備都可以應用這個技術， 「因為Synaptics在觸控技術上就已經擁有了30年的豐富經驗，再把我們的壓力感應的技術加進來，這就是我們獨一無二的地方。」他強調。

側邊觸控，帶來單手操作的驚喜

Synaptics的另一項創新的觸控技術就是SideTouch，也叫側邊觸控技術。這個技術把手機的側框也利用起來了，使用SideTouch技術讓用戶通過觸控手機的邊框位置，來實現人機互動。

用手機正面玻璃蓋板無需額外的硬體就可以實現手機邊框觸控，「我們覺得手機側面觸控是非常符合人機工程的理論的，有了SideTouch技術，機器能夠識別人是用左手還是右手著手機。我們非常驕傲的告訴大家，在小米的Mi4C的型號手機上，已經率先採用了SideTouch的技術。 」Pattamatta指出。

SideTouch更適合手機邊框操作，但對於筆記本和平板電腦也是適合的。「這也是我們Synaptics獨一無二的一個技術，我們很多競爭對手，他們也想使用同樣的正面的觸控控制器，來實現前端和側端觸控，但是他們都沒有在技術上成功，只有Synaptics是做到了。」Pattamatta指出，「部分金屬邊框可以實現，如果是全金屬外殼還需重新設計，對於塑料機身是沒有問題的。這個功能還可以用在照相功能上。」

TDDI——觸控與顯示集成，激發無限人機互動想像力

Pattamatta表示Synaptics最近幾年非常重要的一個技術就是觸控顯示集成一體化。全稱是TDDI，TDDI第一個T代表的是Touch觸控，第一個D是Display代表顯示，第二個D代表的是Driver，就是驅動程序，I是Integration一體化、集成的意思。

把觸控和顯示驅動集成顯示面板上，這樣做的好處是實現了集成之後手機能夠做到更加輕薄。其次功耗進一步降低。第三可以實現成本優化。「我們有專門的一個技術叫做先進矩陣板(AMP)。它實現整個架構最簡單同時成本最低。但帶來的卻是高性能觸控感應，非常適合LTPS還有非對稱矽晶板。」Pattamatta指出。「現在大家都追求窄邊框設計，通過TDDI可以更好地適用ClearForce和SideTouch兩個技術。」他表示類似穿戴設備就特別適合採用AMP技術。

Pattamatta表示TDDI未來還將和ClearForce和SideTouch兩個技術進行融合帶來更好的人機互動體驗，他說已經有將這個技術用在辦公室玻璃上，例如通過觸摸把辦公室的格擋玻璃可以從透明變成完全不透明，以保護隱私，在CES上會有展示。未來這些觸控技術還會和生物識別技術進行融合，如本文開頭的視頻演示那樣，觸控和指紋識別進行融合。

Pattamatta特別指出觸控技術在汽車電子領域的應用會越來越多，下面是1996年款寶馬7和最新2016款寶馬7內飾的對比，可以看出觸控技術的應用大大增加了。

目前的人機語音及觸控操作仍面臨很多亟待解決的問題，用戶實際應用情況並不像其產品覆蓋面那樣廣泛，即所謂的交互智能還並不能稱之為真正的標配。

但不可否認，它們作為人機互動發展的重要方向，正逐步滲入到我們的日常生活與應用當中，引起了智能硬體行業的變革。

而誰能率先為交互創造更人性化的操作體驗，在其算法的準確率、反應時間以及處理性能進行實質性的突破，定將為智能領域的發展創造豐厚的附加值。