人機界面（Human Machine Interaction，簡稱HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統的重要組成部分。是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。

人機界面是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領域或稱界面所說人機結合面。信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。人機結合面是人機系統中的中心一環節，主要由安全工程學的分支學科安全人機工程學去研究和提出解決的依據，并過安全工程設備工程學，安全管理工程學以及安全系統工程學去研究具體的解決方法手段措施安全人機學。它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。大量運用在工業與商業上，簡單的區分為“輸入”（Input）與“輸出”（Output）兩種，輸入指的是由人來進行機械或設備的操作，如把手、開關、門、指令（命令）的下達或保養維護等，而輸出指的是由機械或設備發出來的通知，如故障、警告、操作說明提示等，好的人機接口會幫助使用者更簡單、更正確、更迅速的操作機械，也能使機械發揮最大的效能并延長使用壽命，而市面上所指的人機接口則多界狹義的指在軟件人性化的操作接口上。

由于受傳統觀念的影響，很長一段時間里，人機界面一直不為軟件開發人員所重視，認為這純粹是為了取悅用戶而進行的低級活動，沒有任何實用價值。評價一個應用軟件質量高低的唯一標準，就是看它是否具有強大的功能，能否順利幫助用戶完成他們的任務。近年來，隨著計算機硬件技術的迅猛發展，計算機的存儲容量、運行速度和可靠性等技術性能指標有了顯著的提高，計算機硬件的生產成本卻大幅度下跌，個人計算機日益普及。新一代的計算機用戶，在應用軟件的可操作性以及軟件操作的舒適性等方面對應用軟件提出了更高的要求除期望所用的軟件擁有強大的功能外，更期望應用軟件能盡可能的為他們提供一個輕松、愉快、感覺良好的操作環境。這表明，人機界面的質量已成為一個大問題，友好的人機界面設計已經成為應用軟件開發的一個重要組成部分。

1 人機界面的風格分析

這里所指的人機界面的風格，是指計算機系統的用戶界面上控制輸入的方法，大致經過了四代的演變：

1.1命令語言：在圖形顯示、鼠標、高速工作站等技術出現之前，現實可行的界面方式只能是命令和詢問方式，通信完全以正文形式并通過用戶命令和用戶對系統詢問的響應來完成。這種方式使用靈活，便于用戶發揮其創造性，對熟練的用戶有很高的工作效率，但對一般用戶來說要求高，易出錯，不友善并難于學習，它的錯誤處理能力也較弱。

1.2菜單選項：這種方式與命令行方式相比不易出錯，可以大大縮短用戶的培訓時間，減少用戶的擊鍵次數，可以使用對話管理工具，錯誤處理能力有了顯著提高。但使用起來仍然乏味，可能出現菜單層次過多及菜單選項復雜的情形，必須逐級進行選擇，不能一步到位，導致交互速度顯得太慢。

1.3面向窗口的點選界面此類界面亦稱WIMP界面，即窗口(Windows)、圖標(Icons)、菜單(Menus)、指示器(PointingDevice)四位一體，形成桌面(Desktop)。這種方式能同時顯示不同種類的信息，使用戶可在幾個工作環境中切換而不丟失幾個工作之間的聯系，用戶可通過下拉式菜單方便執行控制型和對話型任務，引入圖標、按鈕和滾動桿技術，大大減少鍵盤輸入，對不精于打字的用戶無疑提高了交互效率。

1.4自然語言使用自然語言與應用軟件進行通信，把第三代界面技術與超文本、多任務概念結合起來，使用戶可同時執行多個任務(以用戶的觀點)。

隨著文字、圖形、語音的識別與輸術技術的進一步發展，多媒體技術在人機界面開發領域內的進一步發展，自然語言風格的人機界面將得以迅速的發展，最終走向實用化。

2 人機界面的設計原則

人機界面設計的好壞與設計者的經驗有直接有關系，有些原則對幾乎所有良好的人機界面的設計都是適用的，一般地可從可交互性、信息、顯示、數據輸入等方面考慮：

原則1：在同一用戶界面中，所有的菜單選擇、命令輸入、數據顯示和其他功能應保持風格的一致性。風格一致的人機界面會給人一種簡潔、和諧的美感。原則2：對所有可能造成損害的動作，堅持要求用戶確認，例如提問“你肯定……?”等，對大多數動作應允許恢復(UNDO)，對用戶出錯采取寬容的態度。原則3：用戶界面應能對用戶的決定做出及時的響應，提高對話、移動和思考的效率，最大可能的減少擊鍵次數，縮短鼠標移動距離，避免使用戶產生無所適從的感覺。原則4：人機界面應該提供上下文敏感的求助系統，讓用戶及時獲得幫助，盡量用簡短的動詞和動詞短語提示命令。原則5：合理劃分并高效使用顯示屏。僅顯示與上下文有關的信息，允許用戶對可視環境進行維護：如放大、縮小圖像；用窗口分隔不同種類的信息，只顯示有意義的出錯信息，避免因數據過于費解造成用戶煩惱。原則6：保證信息顯示方式與數據輸入方式的協調一致，盡量減少用戶輸入的動作，隱藏當前狀態下不可選用的命令，允許用戶自選輸入方式，能夠刪除無現實意義的輸入，允許用戶控制交互過程。

上述原則都是進行人機界面設計應遵循的最基本的原則，除此之外還有許多設計原則應當考慮，比如如何正確的使用顏色等。

3 人機界面設計的過程

人機界面的設計過程可分為以下幾個步驟：

3.1創建系統功能的外部模型設計模型主要是考慮軟件的數據結構、總體結構和過程性描述，界面設計一般只作為附屬品，只有對用戶的情況(包括年齡、性別、心理情況、文化程度、個性、種族背景等)有所了解，才能設計出有效的用戶界面；根據終端用戶對未來系統的假想(簡稱系統假想)設計用戶模型，最終使之與系統實現后得到的系統映象(系統的外部特征)相吻合，用戶才能對系統感到滿意并能有效的使用它；建立用戶模型時要充分考慮系統假想給出的信息，系統映象必須準確地反映系統的語法和語義信息。總之，只有了解用戶、了解任務才能設計出好的人機界面。

3.2確定為完成此系統功能人和計算機應分別完成的任務

任務分析有兩種途徑。一種是從實際出發，通過對原有處于手工或半手工狀態下的應用系統的剖析，將其映射為在人機界面上執行的一組類似的任務；另一種是通過研究系統的需求規格說明，導出一組與用戶模型和系統假想相協調的用戶任務。

逐步求精和面向對象分析等技術同樣適用于任務分析。逐步求精技術可把任務不斷劃分為子任務，直至對每個任務的要求都十分清楚；而采用面向對象分析技術可識別出與應用有關的所有客觀的對象以及與對象關聯的動作。

3.3考慮界面設計中的典型問題

設計任何一個機界面，一般必須考慮系統響應時間、用戶求助機制、錯誤信息處理和命令方式四個方面。系統響應時間過長是交互式系統中用戶抱怨最多的問題，除了響應時間的絕對長短外，用戶對不同命令在響應時間上的差別亦很在意，若過于懸殊用戶將難以接受；用戶求助機制宜采用集成式，避免疊加式系統導致用戶求助某項指南而不得不瀏覽大量無關信息；錯誤和警告信息必須選用用戶明了、含義準確的術語描述，同時還應盡可能提供一些有關錯誤恢復的建議。此外，顯示出錯信息時，若再輔以聽覺(鈴聲)、視覺(專用顏色)刺激，則效果更佳；命令方式最好是菜單與鍵盤命令并存，供用戶選用。

3.4借助CASE工具構造界面原型，并真正實現設計模型軟件模型一旦確定，即可構造一個軟件原形，此時僅有用戶界面部分，此原形交用戶評審，根據反饋意見修改后再交給用戶評審，直至與用戶模型和系統假想一致為止。一般可借助于用戶界面工具箱(Userinterfacetoolkits)或用戶界面開發系統(Userinterfacedevelopmentsystems)提供的現成的模塊或對象創建各種界面基本成分的工作。

4 人機界面設計的評價

怎樣評價一個人機界面設計質量的優劣，目前還沒有一個統一的標準。一般地，評價可以從以下幾個主要方面進行考慮：(1)用戶對人機界面的滿意程度；(2)人機界面的標準化程度；(3)人機界面的適應性和協調性；(4)人機界面的應用條件；(5)人機界面的性能價格比。

目前人們習慣于用“界面友好性”這一抽象概念來評價一個人機界面的好壞，但“但面友好”與“界面不友好”恐怕無人能定一個確切的界線，一般認為一個友好的人機界應該至少具備以下特征：(1)操作簡單，易學，易掌握；(2)界面美觀，操作舒適；(3)快速反應，響應合理；(4)用語通俗，語義一致。

需指出，一個用戶界面設計質量的優劣，最終還得由用戶來判定，因為軟件是供用戶使用的，軟件的使用者才是最有發言權的人。