论文开题报告格式须知(精选6篇)
接地气的大学生活即将结束,大学生们一定都对毕业设计充满畏惧,在做毕业设计之前指导老师都会要求先写好开题报告,来参考自己需要的开题报告吧!以下是我精心整理的论文开题报告格式须知,供大家参考借鉴,希望可以帮助到有需要的朋友。
一个清晰的选题,往往已经隐含着论文的基本结论。对现有文献的缺点的评论,也基本暗含着改进的方向。论文开题报告就是要把这些暗含的结论、论证结论的逻辑推理,清楚地展现出来。论文开题报告的写作步骤:课题选择—课题综述—论题选择—论文开题报告。论文开题报告的基本内容主要包括:选题的意义;研究的主要内容;拟解决的主要问题(阐述的主要观点);研究(工作)步骤、方法及措施;毕业论文(设计)提纲;主要参考文献。为了写好论文开题报告,江苏工业学院研究生部专门出台了详细的规定,规定论文开题报告的一般内容包括:
(1)论文开题报告——课题来源、开题依据和背景情况,课题研究目的以及理论意义和实际应用价值,秘书工作《论文开题报告格式》。
(2)论文开题报告——文献综述。在阅读规定文献量(不少于50篇,其中外文文献占40%以上)的基础上,着重阐述该研究课题国内外的研究现状及发展动态,同时介绍查阅文献的范围以及查阅方式、手段。
(3)论文开题报告——主要研究内容。包括学术构思、研究方法、关键技术、技术路线、实施方案、可行性分析、研究中可能遇到的难点、解决的方法和措施以及预期目标。
(4)论文开题报告——拟采用的实验手段,所需科研和实验条件,估计课题工作量和所需经费,研究工作进度计划。
(5)论文开题报告——主要参考文献,列出至少10篇所查阅参考的文献。
一 研究目标
本研究试图在GIS和遥感软件支持下,综合野外调查、遥感及定位数据,结合专家系统、数据库、多媒体和网络技术,引入可视化技术、交互技术和虚拟现实技术,建立多维的热带亚热带植被信息系统,探讨3S技术在不同组织层次植被研究中的应用如森林群落的水平和垂直分析、植被的时空动态模拟和预测、以及森林景观的格局研究等。
二 研究内容和研究方法
GIS平台为ESRI ARCVIEW 3.x及其扩展模块,遥感软件为PCI GEOMATICA (?), 编程语言为C ,图形处理用OPENGL。主要的研究方法参见表1。
1 种群 Population:以距离为基础的种群分布格局、种间联结、邻体效应、种间竞争、母树-幼苗空间关系等。
2 群落 Community:以面积为基础的重取样技术、各种面积曲线、冠层分析等。
3 生态系统 Ecosystem:以地图为基础的植被分类、生产力或生物量估算、植被水平或垂直分布等。
4 景观 Landscape: 以DEM为基础的景观格局结构、缀块分析、生境评价、虚拟3D森林等。
5 植被信息系统:构建多维热带亚热带植被信息系统(图1)。
三 拟解决的关键问题
1遥感生物信息提取
遥感影象的光谱特征、空间特征、极化特征和时间特性是我们鉴别各种物体和现象的依据。如何从遥感图象中识别植被、昆虫种群、大型动物等生物信息,则是建立多维生物地理信息系统的基础。通常是用植被不同波段的反射率及其它因子的组合来获得植被指数(VI),并采用非监督分类或监督分类的方法,区分不同地物和不同植被类型,但只能用于较大的植被分类阶元;较小的植被单位如群丛必须结合实地调查和其它环境因子,能否直接利用遥感判断还有待于进一步研究。昆虫种群和大型动物的判定一般是根据这种昆虫的生境,也可以考虑标记和电子反射器的办法来定位。引入专家系统或者决策支持系统,模糊数学、遗传算法、神经网络理论,可以更加有效地和精确地进行识别。
2 时空数据模型和时空分析
传统的GIS面向的是只含空间维度和属性维度的SGIS(Static GIS),而能够处理时间维度的GIS则称为TGIS(Temporal GIS)。时间维度具有和空间维度不一样的特点,如何将空间数据模型的概念和方法引申到时空数据模型,是当前GIS研究的热点和难点之一。时空一体化的数据模型必须具有时空二维的拓扑特征,才能有效地提高数据质量和分析效率,减少数据存贮的冗余(陈晋等,1995)。生物学中涉及了许多时空分析问题,也发展了时序分析和生物地理统计的方法,但这些方法的理论和应用都有待完善。而且,现有的GIS软件均不能很好地完成这些分析。
3 专业组件设计
现有的许多GIS软件并不包含生物学专业模块;建立独立的完全面向生物学的GIS费时费力,而且也不必要。因此,组件GIS是不错的选择。我们可以用各种计算机语言或GIS软件附带的语言,编写出适用于生物学的控件或模块,组合到现有的GIS软件中。
4 其它
不同数据类型、不同维度数据的操作和管理,真三维GIS和虚拟景观的构建等,也是急待解决的问题。
四 可行性分析
1 实验室具备必须的软硬件;
2 实验组具备相关的软件操作和编程能力;
3 导师组具备相当的指导水平;
4 实验组具备一定的野外调查和室内分析能力。
五 创新之处
1可能填补GIS在种群/种间空间分析方面的空白。
2 首次进行GIS应用于生态学不同组织水平的综合研究。
3 国内首次建立多维热带亚热带综合植被信息系统。
一、研究的目的和意义
二、国内外在该方向的研究现状及分析
三、主要研究内容
四、研究方案及进度安排,预期达到的目标
(一)研究方案
(二)进度安排及预期达到的目标
第一阶段 20xx.12 确定题目
第二阶段 20xx.1——20xx.2 收集资料
第三阶段 20xx.3 完成开题报告
第四阶段 20xx.4 资料搜集及整理、归纳、分析,充分与导师进行沟通,完成论文初稿,并完成论文中期报告。
第五阶段 20xx.5 继续进行资料搜集及整理、归纳、分析,在导师指导下进行修改,完成论文二稿。
第六阶段 20xx.6 导师审评,修改并最终定稿,进行答辩。
五、主要参考文献:
参考文献要求列出中文参考文献5篇以上
一,本研究的主要依据和目标.
1,本项目的意义
团队建设顾名思义就是要搞好整体,维护整体,带动一个企业的发展前进.团队建设注重团队的核心目标,团队的管理机制,团队的精神."团队的业绩大于个体业绩的总和"——这是团队建设根本利益之所在.一个良好团队的建设还会在公司决策执行,项目开发,企业形象,资源整合,公司效率和管理行为的执行中起极其有效的作用.广告公司的业务团队的建设又有其特殊性,它不仅具有"协作性"团队所拥有的合作作用,同时,它也十分重视团队个体的个性发挥.建设良好的广告业务团队将有助于广告公司效率的大大提高,具有十分重要的意义.
2,国内外的研究现状以及存在的问题
随着我国广告业的不断发展,广告之间的竞争也是越来越激烈.广义上来说,服务的竞争实质上是一种无形产品的竞争.但最终意义上的竞争是人的竞争,人的竞争是更高层次,更高品位的竞争.福州广告公司经过几年的发展,从经营业务较为单一,部门设置较为简单,管理制度较为简单的企业,发展成为现在的广告业务多元化,部门设置较为齐全,管理制度较为规范化的公司.
目前,根据目前的广告公司的资料表明,大多数都存在以下问题:(一)传统的经营思想和淡薄的发展意识阻碍了福州地区广告公司的业务团队建设发展.(二)福州地区的广告专业人才大量缺乏阻碍了广告公司的业务团队建设(三)缺乏有效的行业管理和监管,对福州广告业的发展带来严重的负面影响,破坏了福州广告公司业务团队建设大环境.
主要参考文献:
[1]朱海松.国际4a广告公司基本操作流程[l]广东经济出版社:XX(4)
[2]杰弗里·兰开斯特,莱斯特·马幸哈姆著,丁梅生冯晓波,应斌译.战略营销计划和评估[m]远东出版社:1998(6):53-67
[3]杭州日报报业集团XX年报(l)内部刊物,XX
[4]福州博采广告广告调查报告(l)内部资料,XX
[5]刘大东.高效团队建设5w1h.中国管理传播网XX(2)
[6]陆斌,媒体广告经营策略[l],现代广告XX(106)
[7]朱月昌,公共广告研究[l]国际广告,1994(3)
[8]朱月昌,略论电视广告解说词的创作[l],福建广告论文集,福建科技出版社,1998
[9]于晓茹,从福视广告看广告业的发展趋势[l],视听天地,XX(6):68
[10]广告业呼唤整体策划人才和广告创意人才
[11]王军光,网络广告业步入分众传播
[12]XX年中国广告业统计分析报告
[13]新浪网.丁俊发,中国城乡居民消费需求变化的新趋势
[14]新浪网络.郑和平,世纪之交的广告业发展方针和政策
[15]丁俊杰,中国广电媒介集团化研究[m]北京:中国物价出版社
(二)本项目的研究内容,研究目标和拟解决的关键问题
1.研究内容
1.1团队建设的相关理论
本项目主要以一个具体的广告公司为例,考察和分析其在寻求发展中,团队建设方面所面临的具体问题,团队建设顾名思义就是要搞好整体,维护整体,带动一个企业的发展前进.团队建设注重团队的核心目标,团队的管理机制,团队的精神."团队的业绩大于个体业绩的总和"——这是团队建设根本利益之所在.
1.2福州地区广告公司业务团队建设现状
业务团队的建设是广告公司发展的重要管理工作,它是广告公司各个具体工作任务的实施和企业经营目标的实现的关键.福州广告公司的业务正向更加多元化的方向发展,主要有业务项目的多元化,业务服务的多元化以及业务范围的多元化.随着福州广告业的发展壮大,对福州广告公司业务团队建设提出了更高的要求.
1.3福州地区广告公司业务团队建设方面存在问题
导致福州地区的广告公司在业务团队建设上面临了许多问题,也成为了大多广告公司急需解决的问题.解决业务团队建设将直接关系到福州地区广告公司的发展.
4改善广告公司业务团队建设的主要措施
调整经营思路,建设高效业务团队是发展广告业的关键.业务团队的建设,最关键是加强对福州地区广告人才的"开发,吸引和保留".建立良好的地区的行业发展的大环境,应建立完善的监管体制和加大行业市场的'宏观调控力度来有效的管理和监管.
2.研究目标
通过本课题的研究,力求初步建立一个科学合理的,广告业团队建设.为同行们构建一个新经营战略思路,实现人力资源战略整合研究在广告业中能蓬勃发展并得以在实际中应用和创新.
3.拟解决的关键问题
3.1.通过实际广告业团队建设的现状,对其实际操作中所存在问题进行剖析,并提出相应解决实用型的人力资源战略整合方法和建设新的团队建设.
3.2.解决其在特定环境下广告业如何按照地区行业发展的大环境建立完善的监管体制和加大行业市场的宏观调控力度来有效的管理和监管.
(三)本研究的特色和立论依据
1.本项目的特色和创新之处:
1.1.针对性.人力资源战略问题是一个宏观而且抽象的问题,当前许多专家和学者都对其进行了大量的研究并取得了显著成果,但是针对一个具体行业做的研究还比较少,也不够系统和深入,不够针对性.本文试图在这些专家学者研究的基础上,联系自己在实际的操作中的过程,综合探讨广告业团队建设问题.
1.2.引入人力资源战略分析理念.近几年来,人力资源战略研究在我国各行各业中迅速蔓延开,短短的几年中,已经取得巨大的成果并有很大的突破,初步建立了具有中国特色的人力资源战略分析体系,人力资源战略整合是其中的一个方面.结合具体的行业对其进行人力资源战略整合问题,不仅细化了人力资源战略整合的作用,而且突出了行业的特殊性.本文将借鉴国内外先进的经验,对这一问题进行全面和深入的探讨.
2.立论依据
本文以科学的人力资源战略分析理论为指导,根据具体的具体的广告公司的分析总结和调查研究,运用管理学,经济学,市场营销学和社会调查学等多学科理论,借鉴国内外相关研究成果,通过分析对比,对广告业中的团队建设问题进行分析和对策研究.
二,研究方法和调研安排
1,研究方法
本文拟采用系统分析,比较分析,理论分析与实证解剖相结合的研究方法,着重研究分析广告业中的团队建设方面存在的主要问题,并针对性地提出了建议和措施.
2,调研安排
2.1搜集和整理各类相关文献,统计数据等相关资料并总结广告业中的基本数据
2.2对资料进行认真研究分析,了解国内外的成功经验及其存在的问题
2.3根据所研究分析成果,采用上述研究方法,提出广告业中的团队建设存在的问题和措施方案,写出毕业论文初稿.
2.4征求指导老师的意见,并对论文初稿进行必要修改,最后定稿.
三,论文基本大纲
福州地区广告公司业务团队建设方面存在问题
(一),传统的经营思想和淡薄的发展意识阻碍了福州地区广告公司的业务团队建设发展.
(二),福州地区的广告专业人才大量缺乏阻碍了广告公司的业务团队建设.
(三),缺乏有效的行业管理和监管,对福州广告业的发展带来严重的负面影响,破坏了福州广告公司业务团队建设大环境.
广告公司业务团队建设的主要措施
(一)业务团队的建设是广告公司发展的需求.
(二)加大对福州地区广告人才的"开发,吸引和和保留"是解决地区人才匮乏的重要手段.
(三)建立良好的地区的行业发展的大环境,应建立完善的监管体制和加大行业市场的宏观调控力度来有效的管理和监管.
论文题目:要求准确、简练、醒目、新颖。
2、目录:目录是论文中主要段落的简表。(短篇论文不必列目录)
3、提要:是文章主要内容的摘录,要求短、精、完整。字数少可几十字,多不超过三百字为宜。
4、关键词或主题词:关键词是从论文的题名、提要和正文中选取出来的,是对表述论文的中心内容有实质意义的词汇。关键词是用作机系统标引论文内容特征的词语,便于信息系统汇集,以供读者检索。每篇论文一般选取3-8个词汇作为关键词,另起一行,排在“提要”的左下方。
主题词是经过规范化的词,在确定主题词时,要对论文进行主题,依照标引和组配规则转换成主题词表中的规范词语。
5、论文正文:
(1)引言:引言又称前言、序言和导言,用在论文的开头。引言一般要概括地写出作者意图,说明选题的目的和意义, 并指出论文写作的范围。引言要短小精悍、紧扣主题。
〈2)论文正文:正文是论文的主体,正文应包括论点、论据、 论证过程和结论。主体部分包括以下内容:
a.提出-论点;
b.分析问题-论据和论证;
c.解决问题-论证与步骤;
d.结论。
6、一篇论文的参考文献是将论文在和写作中可参考或引证的主要文献资料,列于论文的末尾。参考文献应另起一页,标注方式按《GB7714-87文后参考文献著录规则》进行。
中文:标题--作者--出版物信息(版地、版者、版期):作者--标题--出版物信息
所列参考文献的要求是:
(1)所列参考文献应是正式出版物,以便读者考证。
(2)所列举的参考文献要标明序号、著作或文章的标题、作者、出版物信息。
1、毕业论文选题的原则
毕业论文选题一般要求满足以下原则:
①开拓性:前人没有专门研究过或虽已研究但尚无理想的结果,有待进一步的探讨和研究,或是学术界有分歧,有必要深入研究探讨的问题;
②先进性:硕士毕业论文要有新的见解,博士毕业论文要做出创造性成果;
③成果的必要性:所选课题应有需要背景,针对实际的和科学发展的需要,即应有实际效益或学术价值;
④成果的可能性:课题的内容要有科学性,难易程度和工作量要适当,充分考虑到在一定时间内获得成果的可能性。
2、开题报告的内容与撰写要求
开题报告的内容一般包括:题目、立论依据(毕业论文选题的目的与意义、国内外研究现状)、研究方案(研究目标、研究内容、研究方法、研究过程、拟解决的关键问题及创新点)、条件分析(仪器设备、协作单位及分工、人员配置)等。
(1) 开题报告毕业论文题目
题目是毕业论文中心思想的高度概括,要求:
①准确、规范。要将研究的问题准确地概括出来,反映出研究的深度和广度,反映出研究的性质,反映出实验研究的基本要求处理因素、受试对象及实验效应等。用词造句要科学、规范。
②简洁。要用尽可能少的文字表达,一般不得超过20个汉字。
(2)开题报告毕业设计立论依据
开题报告中要考虑:
① 毕业论文的选题目的与意义,即回答为什么要研究,交代研究的价值及需要背景。一般先谈现实需要由存在的问题导出研究的实际意义,然后再谈理论及学术价值,要求具体、客观,且具有针对性,注重资料分析基础,注重时代、地区或单位发展的需要,切忌空洞无物的口号。
② 国内外研究现状,即文献综述,要以查阅文献为前提,所查阅的文献应与研究问题相关,但又不能过于局限。与问题无关则流散无穷;过于局限又违背了学科交叉、渗透原则,使视野狭隘,思维窒息。所谓综述的综即综合,综合某一学科领域在一定时期内的研究概况;述更多的并不是叙述,而是评述与述评,即要有作者自己的独特见解。要注重分析研究,善于发现问题,突出选题在当前研究中的位置、优势及突破点;要摒弃偏见,不引用与导师及本人观点相悖的观点是一个明显的错误。综述的对象,除观点外,还可以是材料与方法等。
此外,文献综述所引用的主要参考文献应予著录,一方面可以反映作者立论的真实依据,另一方面也是对原著者创造性劳动的尊重。
(3) 开题报告毕业设计研究方案
开题报告中要考虑:
① 研究的目标。只有目标明确、重点突出,才能保证具体的研究方向,才能排除研究过程中各种因素的干扰。
② 研究的内容。要根据研究目标来确定具体的研究内容,要求全面、详实、周密,研究内容笼统、模糊,甚至把研究目的、意义当作内容,往往使研究进程陷于被动。
③ 研究的方法。选题确立后,最重要的莫过于方法。假如对牛弹琴,不看对象地应用方法,错误便在所难免,相反,即便是已研究过的课题,只要采取一个新的视角,采用一种新的方法,也常能得出创新的结论。
④ 研究的过程。整个研究在时间及顺序上的安排,要分阶段进行,对每一阶段的起止时间、相应的研究内容及成果均要有明确的规定,阶段之间不能间断,以保证研究进程的连续性。
⑤ 拟解决的关键问题。对可能遇到的最主要的、最根本的关键性困难与问题要有准确、科学的估计和判断,并采取可行的解决方法和措施。
⑥ 创新点。要突出重点,突出所选课题与同类其他研究的不同之处。
(4) 开题报告毕业设计条件分析
突出仪器设备等物质条件的优势。明确协作单位及分工,分工要合理,明确各自的工作及职责,同时又要注意全体人员的密切合作。提倡成立导师组,导师组成员的选择要充分考虑课题研究的实际需要,要以知识结构的互补为依据。
知识扩展:研究生开题报告需要扎实的六个基础
1、兴趣
研究生论文题目的确定,不管题目的来源如何,最关键的是要对其感兴趣,有了兴趣才会有兴奋点,才会花费大量的时间、付出艰辛的努力来达成。同时,需要注意兴趣要和自己的问题域相联系,不能泛化兴趣,增加研究成本。
2、师承
研究生的开题最好在导师及其指导的研究生已有研究基础上进行。研究生在开题前,应该对导师、导师的导师及导师的弟子所进行的研究进行针对性的梳理,了解群体研究过什么,近几年正在研究什么,所选题目最好与群体研究方向一致,并成为这一群体研究成果的重要组成部分。
3、目标
研究生论文的写作可以有三个层次的目标:(1)拿到硕士学位;(2)为考博打基础;(3)为一生的持续研究奠定基础。研究生进行开题报告时可以先自我确定一下自己的目标属于哪一个层次,根据目标进行开题报告和论文的写作。当然,对于研究生而言,最好达到第二或第三层次,进入一个学术领域去进行持续的研究。
4、文献
开题报告的写作建立在大量文献查阅的基础上。研究生在开题前,应在基本确定问题域的基础上,依据全国报刊索引、中国人民大学复印资料、知网等进行检索,了解自己想要研究的方向前人已经做过哪些相关方面的研究,在掌握详实资料的基础上进行论文开题和论文写作,提高开题报告的水平和论文的质感。
5、知识
开题报告的顺利进行,除了查阅大量的一手、二手文献外,还需要调动自己已有的知识储备,思考自己对这一问题已经形成的认识,将文献中查阅到的内容和自己已有的知识融会贯通,形成对这一问题比较清晰、连贯的理解。
6、实践
研究生开题报告的顺利进行还需要以实践为基础,也就是说,需要研究生对社会实践、教育实践等有很好的体验和体悟,在这种亲身体验的基础上,形成对该问题的直观认识,加深对该问题的直接体悟,使自己在该问题上有更多的话语权。目前看来,这种实践可以分为三种,历史的实践、亲身实践和网络实践。要在这些实践基础上,对自己所研究的问题进行更深层次的探讨。
社会信息化浪潮与知识经济浪潮推动我们进入了21世纪新的历史进程,对于21世纪人类社会将具有什么样的经济和时代特征?人们已经进行了各种分析,提出了种种看法,如信息社会、信息经济、知识经济时代、全球信息社会、全球一体化经济、比特时代、数字经济、数字时代、网络时代、网络经济等等。虽然众说纷纭,但信息化、数字化、全球化、网络化应是21新世纪人类社会的重要特征,似已成为人们共识。其中,以计算机网络迅猛发展而形成的网络化则是推动信息化、数字化和全球化的基础和核心,因为计算机网络系统正是一种全球开放的,数字化的综合信息系统,基于计算机网络的各种网络应用系统通过在网络中对数字信息的综合采集、存储、传输、处理和利用而在全球范围把人类社会更紧密地联系起来,并以不可抗拒之势影响和冲击着人类社会政治、经济、军事和日常工作、生活的各个方面。因此,计算机网络将注定成为21世纪全球信息社会最重要的基础设施。计算机网络技术的发展也将以其融合一切现代先进信息技术的特殊优势而在21世纪形成一场崭新的信息技术革命,并进一步推动社会信息化和知识经济的发展。而计算机网络系统和相关技术也必将在21世纪社会信息化和知识经济浪潮中更快更大的发展。 根据以上对现代计算机网络在全球社会信息化进程中特殊重要作用的认识,对于计算机网络技术的研究和发展趋势的分析,也应提高到系统的高度来认识,用系统观点来分析。人们常用C&C来描述计算机网络,从系统观点看,这已很不够了(C+C>2C),虽然计算机和通信系统在计算机网络系统中都是非常重要的基本要素,但计算机网络并不是计算机和通信系统的简单结合,也不是计算机或通信系统的简单扩展或延伸,而是融合了信息采集、存储、传输、处理和利用等一切先进信息技术的,具有新质和新功能的新系统。人们也常用OSI分层通信体系模型及相应的通信协议来描述计算机网络,从系统观点看,这同样也已很不够了,网络分层通信体系对于计算机网络系统来说,确实非常重要,但它基本上只是用以解决网络系统中计算机之间如何通信问题,远不能代表计算机网络系统更广泛和丰富的内涵,它也只能是计算机网络系统的一个基本要素,这如同指令系统对于计算机系统一样。因此,对于现代计算机网络的研究和分析,应该特别强调计算机网络是系统(The Network is the System)的观点,并用系统科学和信息科学的理论和方法来指导,才有可能使我们能够站在一个较高的高度来重新认识计算机网络系统结构、性能及网络工程技术和网络实际应用中的许多重要问题,也更便于把握计算机网络系统的发展趋向。这对研究网络新技术、开发网络新应用和设计制造网络新产品都具有重要意义。下面我们试用系统观点对21世纪现代计算机网络系统的基本发展方向作一些分析: 开放和大容量的发展方向 系统开放性是任何系统保持旺盛生命力和能够持续发展的重要系统特性,因此也应是计算机网络系统发展的一个重要方向。基于统一网络通信协议标准的互联网结构,正是计算机网络系统开放性的体现。统一网络分层体系结构标准是互联异种机的基本条件,Internet所以能风靡全球,正是它所依据的TCP/IP协议栈已逐步成为事实上的计算机网络通信体系结构的国际标准。各种不同类型的巨、大、中、小、微型机及其它网络设备,只要所装网络软件遵循TCP/IP协议栈的标准,都可联入Internet中协同工作。早期那种各大公司专用网络体系结构群雄竞争的局面正逐步被TCP/CP一统天下的形势取代,这是计算机网络系统开放性大趋势所决定的。互联网结构是指在网络通信体系第三层路由交换功能统一管理下,实现不同通信子网互联的结构,它体现了网络分层体系中支持多种通信协议的低层开放性,因为这种互联网结构可以把高速局域通信网、广域公众通信网、光纤通信、卫星通信及无线移动通信等各种不同通信技术和通信系统有机地联入到计算机网络这个大系统中,构成覆盖全球、支持数亿人灵活、方便上网的大通信平台。近几年来,各种互联设备和互联技术的蓬勃发展,也体现了网络这种低层开放性的发展趋势。统一协议标准和互联网结构形成了以Internet为代表的全球开放的计算机网络系统。标准化始终是发展计算机网络开放性的一项基本措施,除了网络通信协议的标准,还有许多其它有关标准,如应用系统编程接口标准、数据库接口标准、计算机OS接口标准及应用系统与用户使用的接口标准等,也都与计算机网络系统更方便地融入新的信息技术,更大范围的开放性有关。计算机网络的这种全球开放性不仅使它要面向数十亿的全球用户,而且也将迅速增加更大量的资源,这必将引起网络系统容量需求的极大增长而推动计算机网络系统向广域的大容量方向发展,这里大容量包括网络中大容量的高速信息传输能力、高速信息处理能力、大容量信息存储访问能力,以及大容量信息采集控制的吞吐能力等,对网络系统的大容量需求又将推动网络通信体系结构、通信系统、计算机和互联技术也向高速、宽带、大容量方向发展。网络宽带、高速和大容量方向是与网络开放性方向密切联系的,21世纪的现代计算机网络将是不断融入各种新信息技术、具有极大丰富资源和进一步面向全球开放的广域、宽带、高速网络。 一体化和方便使用的发展方向 一体化是一个系统优化的概念,其基本含义是:从系统整体性出发对系统重新设计、构建,以达到进一步增强系统功能、提高系统性能、降低系统成本和方便系统使用的目的。一体化结构 就是一种系统优化的结构。计算机网络发展初期确是由计算机之间通过通信系统简单互联而实现的,这种初期的网络功能比较简单(主要是远程计算机资源共享),联网后的计算机和通信系统基本上仍保持着联网前的基本结构。随着计算机网络应用范围的不断扩大和对网络系统功能、性能要求的不断提高,网络中的许多成分必将根据系统整体优化的要求重新分工、重新组合,甚至可能产生新的成分。例如客户 / 服务器结构就是一种网络系统内部的计算机分工协同关系:客户机面向客户被设计的更简单和方便使用,如各种专用浏览器、瘦客户机、网络计算机、无盘工作站等;服务器面向网络共享的服务,被设计得更专门化、更高效,如各种web服务器、计算服务器、文件服务器、磁盘服务器、数据库服务器、视像服务器、邮箱服务器、访问服务器、打印服务器等。C/S分工协同实际上已成为计算机网络系统的一种基本结构和工作模式。另外,网络中通信功能从计算机结点中分离出来形成各种专用的网络互联通信设备,如各种路由器、桥接器、交换机、集线器等,也是网络系统一体化分工协同的体现。国际互联网中骨干网与接入网的分工,ISP、ASP、IPP、ICP及IDC等各种网络服务提供商的出现,也是互联网更大范围、更高层次的系统分工与协同。系统一体化的另一条路径是基于虚拟技术,通过硬件的重新组织和软件的重新包装来构造各种网络虚拟系统以优化系统性能。网络上各种透明结点的分布应用服务,如分布文件系统、分布数据库系统、分布超文本查询系统等,用户看到的是一个虚拟文件系统、虚拟数据库系统和虚拟信息查询系统,他们可以方便地使用这些虚拟系统而不必关心网络内部结构和操作细节。进而,网络的各种具体应用系统,如办公自动化系统、银行自动汇兑系统、自动售票系统、指挥自动控制系统、生产过程自动化系统等等,实际上都是更高层次的网络虚拟系统,它适应更广泛的用户,更方便地使用网络,用户从网络得到的服务更体现了网络内部各种信息技术的综合结果。虚拟技术实际上也是一种系统的黑盒子方法。21世纪的现代计算机网络将是网络内部进一步优化分工,而网络外部用户可以更方便、更透明使用的网络。 多媒体网络的发展方向 被称为多媒体的文字、话音、图像等,实际上并不是物质媒体,而仍是一些信息表现形式。所谓多媒体技术实质上也应是这些多种形式的信息如何进行综合采集、传输、处理、存储和控制利用的技术,也是一种综合信息技术。信息技术是对人自然信息功能进行增强和扩展的技术,人对客观世界的最初认识正是通过眼观(形状、颜色等形象信息)、耳听(声音信息)、手触(物理属性信息)、鼻嗅、舌尝(化学属性信息)而综合形成对某种事物的感性认识的。可见,人对客观世界最基本的认识过程,正是一种多媒体信息的采集过程。因为客观事物的属性是以各种信息形式综合表现出来的,人只有通过综合采集这些不同形式的信息,才能形成对客观事物比较完整和全面的认识。由此可见,人在大脑中存储的对客观世界的认识,实际上也是一种综合的多媒体信息。进而,从感性认识上升到理性认识的处理,也是一种多媒体信息的处理。因此,知识也是一种综合型的多媒体信息。现在,高度综合现代一切先进信息技术的计算机网络应用已越来越广泛的深入到社会生活的各个方面。人们从计算机网络系统得到各种服务,自然希望也能像他们直接观察客观世界以及直接进行人与人之间交往那样,具有文字、图形、图像、和声音等多种信息形式的综合感受。正是人类自然信息器官对多媒体信息的这种自然需求,推动了各种信息技术与多媒体技术的结合,特别是计算机网络这一综合信息技术与多媒体技术的结合。从某种意义上讲,这恰似信息技术发展到一定阶段而呈现的一种返璞归真现象。因此,多媒体技术与计算机网络的结合与融合既是多媒体技术发展的必然趋势,也是计算机网络技术发展的必然趋势。目前,手写输入、语音声控输入、数字摄像输入、大容量光盘、IC卡、扫描仪等各种多媒体采集技术,压缩介压、信道分配、流量控制、时空同步、QoS控制等多媒体信息传输技术,语音存储、视像存储、面向对象数据库、超媒体查询等多媒体存储技术,MMX芯片、Mpact媒体处理器等多媒体处理技术,以及高精度彩显、彩打、虚拟现实VR、机器人等多媒体利用控制技术的蓬勃发展,为多媒体计算机网络的形成和发展提供了有力的技术支持。电信网、电视网与计算机网的三网合一,也是在更高层次上体现了系统一体化和多媒体计算机网络的发展趋势。三网合一虽然还存在技术和体制等方面的不少问题,但大趋势已逐渐明朗,光纤到家、家用信息电器、家庭布线网络、VOD视频点播、IP电话、网络会议、多媒体网络教学、智能大厦等与此有关的技术和产品正在迅猛发展,21世纪的现代计算机网络必定是进一步融合电信、电视等更广泛功能,并且掺入千千万万家庭的多媒体计算机网络。 高效、安全的网络管理方向 计算机网络是一个系统,而且很多情况下是一个复杂的大系统。它的应用日益广泛、规模日益扩展而结构日益复杂。如同一个国家需要强有力的管理一样,计算机网络这样的大系统,如果没有有效的管理方法、管理体制和管理系统的支撑和配合,就很难使它维持正常的运行,因而也就很难保证它的功能和性能的实现。计算机网络管理的基本任务包括网络系统配置管理、性能管理、故障管理和安全管理等几个主要方面。显然,这些网络管理任务,都涉及计算机网络系统的整体性、协同性、可靠性、可控性、可用性及可维性等重要系统特征。所以,网络管理问题是计算机网络系统的一个重要的全局性问题。任何一个网络系统的设计、规划和工程实施,都必需对网络管理问题作一体化的统盘考虑。系统设计者经常需要在系统安全、可靠性指标和其他质量指标的矛盾中权衡、折衷。采用什么样的网管方法和系统方案,不仅影响网络系统的功能和性能,而且也直接影响网络系统的结构。虽然,计算机网络的基本应用服务功能与网络管理功能有所区别,有所分工,但又是紧密联系的。在网络内部结构中,实现这两部分功能的软、硬件实体也是紧密结合甚至融合在一起的。所以,网络管理系统已成为现代计算机网络系统中不可分割的一部分。网络管理应着眼于网络系统整体功能和性能的管理,趋于采用适应大系统特点的集中与分布相结合的管理体制。在当前网络全球化的大发展的形势下,各种危害网络安全的因素,如病毒、黑客、垃圾邮件,计算机犯罪等也很猖獗,并且也具有全球传播的特点,它们不仅影响网络系统的正常工作和网络应用系统的安全使用,甚至可能威胁网络系统的生存。因此,进一步研究和发展各种先进的访问控制、防火墙、反病毒、数据加密和信息认证等网络系统信息安全技术已成为计算机网络系统发展不可缺少的重要保障。21世纪的现代计算机网络应该是更加高效管理和更加安全可靠的网络。 为应用服务的发展方向 设计和建造计算机网络系统的根本目的就是为了应用。从系统观点看,网络应用最终体现了网络系统的目的性和系统功能。应用需求始终是推动技术发展的根本动力,技术发展又提供更多、更好的应用服务,这是技术发展与应用需求的基本辩证关系。作为高度综合各种先进信息技术的计算机网络,正是在人类社会信息化应用需求的推动下迅速发展起来的;而计算机网络也正是通过各种具体网络应用系统来体现对社会信息化支持的。国家信息化、领域信息化、区域信息化和企业信息化最后都要落实到建立各行各业、各具体单位的各种具体网络应用系统,如各种管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统、事务处理系统、信息检索系统、远程教育系统、指挥控制系统、异地协同合作系统以及综合的集成制造系统、电子商务系统、交通自动订票系统等,各行各业的不同用户也越来越需要依赖具体应用软件来使用网络。因此,基于基本网络系统平台之上的各种网络应用系统已成为计算机网络系统不可分割的重要组成部分。对具体网络信息系统的系统集成实际上就是用系统工程方法来具体规划、设计和构造一个具体的网络应用系统。目前,网络应用系统体系结构的研究、网络应用软件开发工具的研究、分类应用系统规范和标准化的研究,以及综合应用系统集成方法的研究等都非常活跃,取得了很大进展,也体现了计算机网络系统为应用服务的发展方向。21世纪的现代计算机网络呈现给广大用户面前的将是适应更广泛应用需求的、更方便使用的、但却更看不到网络的各种各样网络应用系统。 智能网络的发展方向 人工智能技术在传统计算机基础上进一步模拟人脑的思维活动能力,它包括对信息进行分析、归纳、推理、学习等更高级的信息处理能力,所以人工智能技术也是一种更高层次的信息技术。智能计算机使计算机具有更接近人类思维能力的高级智能,是计算机技术的必然发展。但在现代社会信息化进程中,由于计算机网络技术的飞速发展,计算机与计算机技术已越来越多地被融入计算机网络这个大系统中,与其他信息技术一起在全球社会信息网络这个大分布环境中发挥作用。因此,人工智能技术、智能计算机与计算机网络技术的结合与融合,形成具有更多思维能力的智能计算机网络,不仅是人工智能技术和智能计算机发展的必然趋势,也是计算机网络综合信息技术的必然发展趋势。当前,基于计算机网络系统的分布式智能决策系统、分布专家系统、分布知识库系统、分布智能代理技术、分布智能控制系统及智能网络管理技术等的发展,也都明显的体现了这种智能计算机网络的发展趋向。21世纪的现代计算机网络系统将是人工智能技术和计算机网络技术更进一步结合和融合的网络,它将使社会信息网络不仅更有序化,而且也将更智能化。
关于虚拟现实的科技论文1500字篇二 医学虚拟现实技术研究 【摘要】医学虚拟现实技术(MedicalVirtual Reality Technology),作为一门新兴学科目前正在逐步形成之中,它是集医学,生物力学,机械学,材料学,计算机图形学,计算机视觉,数学分析,机械力学机器人等多学科为一体的新型交叉研究领域。而医学虚拟现实技术是一种悄然进入医疗教育领域的全新技术策略,它势将为未来医疗技术的发展提供了更为广泛的前景。 【关键词】数据过滤;数据转换;虚拟视觉环境显示;立体影像 Abstract:Medical Virtual Reality Technology(Medical Virtual RealityTechnology),as an emerging discipline is now being gradually developed.It isa new multi-disciplinary field of cross-over study with aspects in medicine,biomechanics,mechanics,materials science,computer graphics,computer vision,robotics,and mathematical analysis.The medical virtual reality technology isprogressively becoming an essential part the medical field.It is an importantfield that will lead to the discovery of new medical technology. Keywords:data filtering;data conversion;VIVED;stereo image 1.虚拟视觉环境显示(Virtual Visual Environment Display-VIVED) 由美国宇航局约翰逊宇航中心(JSC)等部门,使用虚拟现实技术为人们提供了一个别出心裁的医学教育策略。它集成了所有囊括人类颅骨和心脏的虚拟现实技术,为人们提供了与其他多媒体(音频、视频等)的交互能力[1]。 2.虚拟手术(Virtual Surgery) 作为医学虚拟现实技术领域正在发展起来的一个研究方向,其目的是利用各种医学影像数据,采用虚拟现实技术,在计算机中建立一个摸拟环境,医生借助虚拟环境中信息进行手术计划制定,手术演练,手术教学,手术技能训练,术中引导手术,术后康复等工作,虚拟手术充分体现虚拟现实作为计算机图形学在医学治疗过程的作用。 3.硬件 一台由Silicon Graphics公司生产的Reality Engine计算机,被用来打开计算轴向体层摄影术(CAT/CT)和磁共振成像切片,放入三维容积图像和可产生身体"飞行"观察效果的电影中。在具有16M内存的Macintosh IICX计算机上观看最终的3D图像。之所以先择Mac是因为它的性价比和音像都优于同类PC,另外它在北美各学校系统被广泛使用,可以说它是桌面多媒体的领跑者,并且有各种各样的软件和硬件支持它。而VR电影可以存储在硬盘上,或转移到CD上,并通过红蓝眼镜观看。它也可以使用虚拟现实头戴式显示器(HMD)或双目全方位显示器(臂架系统)查看。最终图像可以存储在CD-ROM或激光视盘上。 4.软件 4.1 文件转换和数据准备 加尔维斯顿提供的厚度为1.5mm的人类头骨CAT/CT切片和心脏的MRI的切片被用于创建3D图像。在对头骨的CT扫描过程中要经过一个泡沫带,因此会有一些无用数据被生成。颅骨扫描的结果是生成一个数据集,其中有超过120片通过颅骨,60片通过下颌骨(下巴),而心脏的MRI扫描可导出200片的数据集。将医学分会创建的数据文件,送至IGOAL公司(集成显卡,操作和分析实验室)。在那里进行扫描和筛选,去除无关数据,且尽可能不丢失任何重要信息。IGOAL公司开发出一种名为“Ctimager”的工具,用于阈值计算,从而把切片中不需要的噪声和无关数据去掉。 4.2 数据过滤和体数据转换为多边形数据 使用被IGOAL称为“dispfly”的开发工具,在稍后可将转换大量的数据直接由计算机显示出来。此工具用于多个过滤算法准备CT和磁共振成像数据转换为多边形的窗体。解剖模型是基于移动的多维数据集算法生成的。滤波处理通常包括阈值化的数据,以消除大部分噪声的。一个低通滤波器被用于最小化,将产生一个不规则的表面凹凸不平,当输入到算法中的高频噪声。这个过程产生相对平滑的表面,其近似扫描样品,并减少产生的噪声的多边形数量。一个独特的过滤器对心脏数据仅平滑扫描之间的数据创建,是不需要其他的过滤[2]。由于心脏和颅骨有大量的数据集切片,几种模式被建立,其中每一个代表一个少量切片。一个网格算法,“meshit”,后来发展到提高显示性能。这种算法转换成高效条状的三角形的原始集合。平均超过100三角形组成每个三角形条带。。 4.3 产生立体图像 建成模型后,立体声序列被渲染。IGOAL公司开发了一种名为OOM(面向对象操纵器)工具,用来把经过渲染的每一帧存储到磁盘上,这些图像用红色和蓝色的色彩分离为代表的立体图像。一旦这些序列被记录到磁盘上,数据的格式就被转换成Macintosh.pict格式,全彩色图像序列的按非立体观看转移到Mac上。 4.4 立体影像及多媒体 对Mac图像进行编辑,以产生所希望的效果,如数字化的尸体覆盖或插入文本描述什么正在被观看。使用Apple的QuickTime扩展,图像被转换为QuickTime电影动画在Mac上。 5.结论 CT扫描头骨的医疗图像,由Macintosh计算机通过处理头盔显示器或臂式系统的信息,最终生成高质量VR图像。目前科学家正试图用磁共振的成像数据生成了一个心脏VR模型。 初步结果显示,可以使用这种类型的成像数据开发出高分辨率模型。而为了保持高质量VR成像目标,大量的数据是用帧序列来描述的,由此会产生一些问题。为了缓解这个问题,科学家们正在探讨替代的硬件和软件解决方案。 另一个问题是该技术针对HMD的显示系统。为保持一个高品质的虚拟现实体验,液晶显示器对分辨率没有要求。在CRT显示器在多种教育平台上都可以满足分辨率的要求,但是成本过高。外科手术模拟可能成为例程,尤其是在制定综复杂和罕见的手术方案时。 6.在VIVED的应用和研究现状 当前的研究,强调创建一个高分辨率的人体虚拟现实模拟器用于教育目的的重要性。而应用这项技术必须充分理解其复杂的三维关系,如在下面的领域:解剖学教育,各类机械设备,生化,病理学研究,外科医生,模拟整形外科和利用内窥镜培训外科医生等。 7.其他应用程序 随着医学虚拟现实技术的发展,新的教育解决方案和策略如雨后春笋般不断出台。如北卡罗莱纳大学教堂山分校利用超声波,MRI和X射线创建的动态影像放射治疗的“预测”模型。达特茅斯医学院创造出人脸和下肢的数学模型,用于研究外科手术的效果评估。绿叶医疗系统在帕洛阿尔托开发出“EVAL”和“手套健谈”系统,作为实现“评估和演示”系统。使用传感器做衬里的数据手套和数据西装获取更大的使用范围,对运动损伤和残疾病人进行行之有效的损伤程度度量。“手套健谈”是帮助病人康复的数据手套的手语装置,让人无需发声(中风或脑性麻痹患者),仅使用计算机能够理解的手势。而使用头盔显示器使得需要康复的病人可以重新学习,如开关门,行走,点或转身的行为[3]。 8.结语 将CT扫描的头骨医学图像在Macintosh电脑上使用一个头盔显示器或臂架系统便可生成高质量的VR图像。目前科学家们正在开发根据磁共振成像数据生成心脏的VR模型。初步的研究结果表明,高分辨率模型可以使用这种方法的成像数据技术来实现。要想维持高质量虚拟现实的目标成像,必须适当调整“飞穿”的帧序列的数据量。而其它文明拟定的硬件和软件解决方案也正是为了探索缓解这一问题。再有就是该技术是针对HMD的显示系统技术。因为在各种医学教育平台中,LCD显示屏不涉及维持高质量的虚拟现实问题,而要实现高分辨率CRT显示器的成本又太高。 参考文献 [1]"NASA TECHNOLOGY TRANSFER Commercial Applications of Aerospace Technology",National Aeronautics and Space Administration,Technology Applications. [2]Porter,Stephen,"Virtual Reality",Computer Graphics World,(March,1992),42-54. [3]Sprague,Laurie A.,Bell,Brad,Sullivan,Tim,and Voss,Mark,"Virtural Reality In Medical Education and Assessment",Technology 2003,December 1993. 通讯作者:娄岩。 看了“关于虚拟现实的科技论文1500字”的人还看: 1. 大学科技论文2000字 2. vr技术论文2000字 3. vr虚拟现实技术论文 4. 计算机仿真技术论文范文 5. 虚拟与现实作文800字
虚拟现实(VR)是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,下面是我为大家精心推荐的关于虚拟现实的科技论文2500字,希望能够对您有所帮助。
直觉交互界面与虚拟现实
摘要:为了研发更高水准的直觉交互界面,有必要引入虚拟现实技术,借助具备沉浸性、交互性和想象性的人机交互环境来获得真正意义上的直觉体验。通过特定的物理器件装置,以及先进的手势识别技术,使用者不必学习专门的操作命令,就可以与计算机进行交流并获得实时的反馈,而独特的沉浸式环境更能创造出人机一体的融合感。结果表明,虚拟现实技术有效地提升了用户的体验度,大大简化了操作的复杂性,而且可以应用于从娱乐到专业制造等各种场合,是直觉交互界面的有力驱动平台。
关键词:直觉交互;人机交互;虚拟现实
中图分类号:J0-05 文献标识码:A
本文是在“人―计算机” 交互(Human-Computer Interaction)的意义上来谈论“交互”。随着计算机技术几十年来突飞猛进的发展,计算机已经完全进入了日常生活的方方面面,其影响无处不在,人机之间的互动操作问题也越发显得重要。由于计算机尚未能摆脱冯・诺依曼体系的根本制约,与人类思维模式之间的鸿沟依然如同天堑,人机交互问题的一个重要着眼点就在于如何尽量地缩小人类使用者的操作模式与计算机的操作模式之间的差别。这意味着我们仍在不断地摸索和探讨,去提供更优秀的交互界面,使人可以顺畅地、高效率地与计算机进行对话。
一直以来,交互设计思维首要强调的就是以人为本,换而言之就是让设计物适应人,而非人适应设计物。这种观点在计算机还是国防机密的年代中显得有些奢侈,人们只能痛苦地训练自己去迎合机器(例如,使用完全机器式的编程语言与计算机交谈)。在当下,相对廉价的个人计算机都可以提供可观的计算能力,因此交互界面的设计原则也就顺应了这样的思路,去尽可能地将界面做得人性化,让人用得舒服,而繁重的计算则交给计算机在幕后默默地处理。
正是在这样的大背景下,“直觉”一词吸引了大家的目光。毕竟相对于日常物件,计算机的交互界面还是太不人性了,依旧保持着冰冷的面孔。如果能将我们习以为常的动作引入与计算机的交互之中,在不知不觉中将完成与计算机的沟通,那么这样的人机界面才能称得上是以人为本。而在呈现直觉界面方面,新兴的虚拟现实技术则提供了最有价值的工具。
本文正是拟探讨直觉交互界面及其与虚拟现实技术间的关系,为了完成这样的任务,首先我们要对人机交互意义上的直觉作出一个明确的定义,它实际上与大众文化中的“直觉”概念有着相当的差别。之后我们将谈论如何将上述意义上的直觉与虚拟现实结合起来,并提供具体的案例分析来支撑我们的探讨。
一、直觉交互界面
直觉(Intuition)这个概念属于大众词汇,但实际上不同的学科对直觉都有着不同的定义。本文研究的对象是人机交互,因此将在“凭着直觉去与计算机进行交互” (interaction with computer by intuition)这个上下文中去探讨它。首先要注意到,交互是双方面的,也即人与计算机在进行着双向的互动,但直觉却是人才能拥有的,也是仅仅用来修饰人的判断与感觉的,因此直觉人机交互关心的是以人为中心的交互场景中各参与元素对人是否直觉。从人的角度考虑交互界面,这实际也就奠定了“以人为本”在理论上的基础性质。
一般而言,人们对直觉的交互有着如下诉求:它不需要经过有意识的思考便能做出。例如在翻动一页书的时候,人不需要去有意识地考虑该用多大的力气,手指该走怎样的空间路线,或有意识地等待书页翻动之后出现的非常规情况并作出反应,等等。在这个意义上,一本实体书的交互界面是直觉的。依据以上诉求,Blackler等人的研究指出,直觉是“基于已往经验的无意识的反应”[1]。这个定义强调了两个要点:基于以往经验和无意识。关于直觉往往是无意识的(下意识的)举动,这一点几乎已成共识,这里就不再展开论述。需要厘清的是“基于已往经验”这一点。
在日常生活中,人们或许并不认为直觉与已往经验之间会有什么关联。相反,许多人会认为,如果不需要经验就能进行某种操作,那么这种操作显然更符合直觉。特别地,中国传统文化中的“直觉”概念充满了反智主义的特征,直接将“直觉”与“本能”联系起来,往往意味着“不需要通过知识或经验便可以下意识地完成”。但这实际上是一种错误的观点,它不但误解了人的本能,而且未能认识到已往经验的真实存在及其影响。事实上,现代理论表明,人类绝大多数行动――简单的或复杂的――都是后天习得的,并非先天刻印于脑中。如果仅凭本能,人几乎无法完成什么人机交互操作:拿按钮这种最简单的人机界面元素来说,如果没有事先通过各种例子认识到存在按钮这种东西并且按下它之后会启动某些关联反应,使用者甚至都无法做出按下按钮的行为。或者用K.R.Popper[2]的话来说,所有行动都承载着理论――后天习得的理论。
将直觉与已往经验联系起来,这不仅揭示了直觉在人机交互中的真正面貌,而且指出了设计人机交互界面时的一条基础准则:由于不同的人有着不同的生活经验与知识水平,那么他们的已有经验也是不同的,这也就意味着每种类型的人都有着他们对“直觉交互界面”的不同衡量标准。有一个简单的例子可以说明这一点。
考虑一款在电脑上运行的收音机软件,它的作用是播放网络上的各类实时音频流(包括传统电台的在线音频流)。图 1模拟半导体收音机的调频指针窗口,从传统眼光而论这样的界面便是直觉的。然而,对于没有用过半导体收音机的新一代年轻人而言,他们由于频繁地接触电脑,反而会觉得图2的界面是直觉的,因为这样的界面使用的是为电脑用户所熟知的UI(User Interface,用户界面)元素,包括菜单、按钮、列表框和滚动条等等。
习惯半导体收音机操作的用户多半用不惯新式界面,而习惯新式界面、没使用过半导体收音机的用户却很可能对传统界面不知所以。这个例子充分说明了,在考虑直觉交互界面的时候,必须考虑用户群体的已往经验,依据不同的已往经验去断定直觉因素。并不存在唯一的、普适的、通用的直觉界面,这给了设计师以极大的挑战,但同时也是极大的创新动力。 此外,虽然直觉的定义没有直接体现对审美的考虑,但审美和直觉显然是互有关联的[3]。由于直觉使用与交互过程中唤起的先前知识有关,那么审美判断作为人类感知过程的起点之一,恰是诱发直觉的重要因素。一个富于美感的界面,可以抵消用户使用过程中的不安感和隔膜感,并在潜意识上促使和鼓励用户做出交互行为并保证交互行为的持续性和统一性。上面的例子也表明,对于传统用户,设计精美、极富质感的模拟界面有效地抵消了传统用户对电脑软件的不适感,方便他们使用,并且大大降低了潜在的学习成本。而对于年轻用户,他们也可以在自己熟悉的控件界面中运作自如,拉近了老技术(传统流媒体)与新技术间的距离。简而言之,具备良好审美特性的直觉界面具有重要的价值与意义,体现了人机交互界面的发展趋势。
二、直觉界面与虚拟现实
自上世纪70年代起,虚拟现实(Virtual Reality)技术的发展异常迅猛,从专业研究到商业应用乃至家用娱乐都可见其身影。从根本上而言,虚拟现实恰是交互界面直觉化的总趋势的一个反映,因为人机交互演进的内在逻辑在于,呈现和交互手段总在致力于让用户以更直观、更自然、更简便的操控方式去获得更丰富、更多态、更实时的数据资源。
简而言之,虚拟现实提供了一个具有沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)和想象性(Imagination)的虚拟数字富媒体环境;用户不仅可以如同设身处地一般沉浸在它所提供的丰富多彩的虚拟环境中,更可以通过各种创新的途径来与环境中的元素进行互动。沉浸性、交互性和想象性,正是虚拟现实的三个基本特征[4]:一是沉浸性,通过各种技术手段让用户产生“身临其境”的感觉,包括视觉(利用人的立体视觉原理产生虚拟的三维纵深感)、听觉(利用立体声产生虚拟物体的方位感)、触觉(通过力觉设备使用户以为在与真实的物理实体打交道)等等;二是交互性,用户可以实时地与虚拟现实系统中的各种物体进行互动操作,用户的操作不再局限于传统的键盘、鼠标或游戏杆,还包括先进的数据手套、穿着式回馈服等等;三是想象性,给用户呈现的虚拟现实场景具有超越现实场景的特殊魅力,真正做到某种意义上的“心想事成”。
从虚拟现实的上述特征可以看出,它的基本出发点就是要超越传统人机交互界面的非人性化的一面,不仅要让用户尽量溶入整个交互场景中(沉浸性),而且要让用户以更直觉的方式去操作计算机(交互性):首先,虚拟现实技术能够有效地将计算机交互界面直觉化,提供与日常场景尽量类似的界面,完全基于人类日常的视觉直觉。其次,虚拟现实技术能够有效地消除人机交互之间的阻隔,让用户能够通过日常的动作和行为与计算机交互。
从上文的概念分析可知,判定直觉程度要看与使用者本身的已知经验,而且使用情境和审美等其他因素也要考虑在内。虚拟现实技术本身提供了多种多样的方法,但具体的构建和应用也要遵循这样的准则。下一节将提供几个应用案例来说明这些,并综合讨论如何真正地利用虚拟现实技术去设计直觉交互界面。
三、应用案例及讨论
以虚拟现实技术为基础的直觉交互界面被广泛应用于各种层次、各种领域的实践应用之中,其目标用户群体不仅包括非专业人士(普通民众),也包括熟悉计算机但希望寻求更直观的交互操作方式的专业人士。对于前者,他们需要能够尽量降低学习和记忆成本、兼或附带娱乐趣味性的人机界面。而对于后者,操控感良好的直觉界面可以大大提升生产率和成品率,并推动整个生产流程的优化。
日本大阪大学人机工程实验室的伊藤雄一等人研发了ActiveCube(动态积木)[5],这个作品将直觉界面引入儿童和青少年认知学习及娱乐之中,并辅以虚拟现实或增强现实设备以提升其应用价值。每个积木都是一个边长五厘米的塑料立方体;积木里面有一块可编程集成电路,控制着一系列可选的感应器或小型设备,包括超声感应器(感知外界物体的接近)、坐标感应器(三维坐标的相对角度)、触觉感应器(最多可装两个,每个可以感应八个方向的触觉)、红外感应器、灯和电动机等。因此,每个积木实际上已经是一个独立的玩具,可以感知环境并产生相应的动态行为。更绝妙的是,这些积木还能彼此连接,连接起来的各个部分之间也可以互相通信,构成整体行为。儿童使用者不需要额外教学就可以通过直觉使用它们。这样的直觉操作界面,很好地避免了其内部的复杂结构对使用者的影响,小学低年级学生就可以独立操作。
ActiveCube的一大特色在于可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中,红外感应器捕捉搭建好的积木形态,并将符合此形态的虚拟物品显示出来。应用了虚拟现实技术之后,规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等,不仅视觉效果有可观的提升,还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。
ActiveCube还可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中,红外感应器捕捉搭建好的积木形态,并将符合此形态的虚拟物品显示出来。由于ActiveCube本身只是一个简单的立方体,其六面自由连接功能限制了表面的装饰性,最后的拼装效果不一定能吸引儿童用户的兴趣。而应用了虚拟现实技术之后,古板规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等,不仅视觉效果有可观的提升,还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。在上面的例子中,外表相对简陋的十字架形积木摇身一变,可成为精美的飞机,并随着积木在实际环境中的位移而在现实设备上呈现相应的飞行轨迹。
另一个实例来自于工业设计领域。当下的设计师一般都有较高的学历和较专业的计算机技能,但进行三维产品建模的时候,复杂的软件界面依然是最重要的阻碍因素,更遑论键盘加鼠标的操控方式根本就与人手的自然行为大相径庭,严重干扰了设计师的思维和创作习惯。荷兰Delft大学工业设计工程团队在这方面进行了大量研究,提出了新的解决方案,其关键就在于引入直观的手势来与计算机交互,于虚拟现实环境中完成建模工作[6-7]。
一般而言,手势比面部表情和眼动更易于捕捉和识别,又比全身姿势更易于实施(特别是在狭小空间中),因此比较受直觉界面研究者的青睐[8]409-420。但手势也分为几个细类,不一定都适合用于人机交互。Hummels指出了三类手势,第一类是从计算机角度去定义的手势,因而非常便于计算机识别,但需要使用者去刻意学习和掌握,称不上直觉。第二类与之相反,指的是人类日常生活中的手势,优点是非常直观,但计算机程序需要特别的设计才能对其进行识别。综合了以上两种类别之优点而又尽量规避其不足的第三类手势称为描述性手势,原本自身也有着应用范围过窄的缺憾,但辅以虚拟现实技术,便可以成为有效的途径以联通设计师和计算机。 为了提高描述性手势的效果,研究人员特地设计了一个虚拟现实实验环境,见图3。在此环境中,普通设计师作为被试,不受拘束地使用他们惯常的手势进行设计创作,而这些以直觉为基础挥舞出来的手势被动作感应器记录下来,最后进行统计分析。通过这样的过程,研究人员能够采集到和分析出最适合虚拟现实环境的直觉手势。最后,对设计师而言非常直觉、对计算机而言又是相当便于识别的手势方案即可得到确定。设计师在此系统中,可以像往常操作日常物体(胶泥或板材等)一样与计算机辅助设计软件进行人机对话,不仅直觉高效,而且得益于虚拟现实环境,整个设计流程形同真实体验,大大提高了设计效率。
四、结论与展望
一直以来,“以人为本”都是人机交互设计领域的核心口号之一。但本文的分析指出,这绝不能是一句抽象的口号,而必须落实到具体的应用情境之中。另一方面,近年来关于“用户体验”的声音不绝于耳[9],它本质上也是“以人为本”的精神的一种体现,但这个提法也存在着过于含糊的缺点,导致了许多不同的理论都以它为逻辑基础。实际上,只要明确了“人”(也即“用户”)的特定性,问题也就解决了。既然不同的人和不同的用户其自身情况多有差异,同样着眼于“以人为本”或“增进用户体验”的产品,也就必须随着人/用户的不同而给出不同的解决方案,提供不同的交互界面,才能在交互过程中让使用者满意。
直觉概念得到了厘清,但这显然并不意味着直觉交互设计的种种问题也就有了答案。如何让某种交互界面更少地占用使用者的逻辑意识(也即做到“无意识地或下意识地被使用”),以及如何明确地定性定量分析特定用户的已往经验,并以之支持交互界面的设计,这依然是非常复杂的问题。幸而在各领域学者的努力下,此领域已有许多成功的理论或实践得以依循。在这方面最重要的一项就是关于直觉交互中的手势问题,它旨在解决人机交互场景中用什么有效的手势去操作计算机。由于手势不受传统输入设备的限制,它天然地与虚拟现实技术结合在一起[8]409-420。此外,针对现在方兴未艾的商业以及家用娱乐虚拟现实应用,直觉交互界面也是其中的研发热点。限于研究的深度及文章篇幅,本文遗憾地未能在这些方面展开论述,希望能在后继研究中逐步展开。
最后要强调的是,随着普适计算(ubiquitous computing)这个概念在强大的计算机硬件的支持下渐渐变为现实,设计和实现各种直觉交互界面已成为人机交互的核心任务。普适计算要求计算机设备可以感知周围环境的变化并执行相应的任务,在这一过程中如果交互界面做不到直觉易用,那么其计算机人性化的核心价值也就无从体现了。由此,直觉交互界面的理论与实践必将日益凸显其无比的重要性和关键性。
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社会信息化浪潮与知识经济浪潮推动我们进入了21世纪新的历史进程,对于21世纪人类社会将具有什么样的经济和时代特征?人们已经进行了各种分析,提出了种种看法,如信息社会、信息经济、知识经济时代、全球信息社会、全球一体化经济、比特时代、数字经济、数字时代、网络时代、网络经济等等。虽然众说纷纭,但信息化、数字化、全球化、网络化应是21新世纪人类社会的重要特征,似已成为人们共识。其中,以计算机网络迅猛发展而形成的网络化则是推动信息化、数字化和全球化的基础和核心,因为计算机网络系统正是一种全球开放的,数字化的综合信息系统,基于计算机网络的各种网络应用系统通过在网络中对数字信息的综合采集、存储、传输、处理和利用而在全球范围把人类社会更紧密地联系起来,并以不可抗拒之势影响和冲击着人类社会政治、经济、军事和日常工作、生活的各个方面。因此,计算机网络将注定成为21世纪全球信息社会最重要的基础设施。计算机网络技术的发展也将以其融合一切现代先进信息技术的特殊优势而在21世纪形成一场崭新的信息技术革命,并进一步推动社会信息化和知识经济的发展。而计算机网络系统和相关技术也必将在21世纪社会信息化和知识经济浪潮中更快更大的发展。 根据以上对现代计算机网络在全球社会信息化进程中特殊重要作用的认识,对于计算机网络技术的研究和发展趋势的分析,也应提高到系统的高度来认识,用系统观点来分析。人们常用C&C来描述计算机网络,从系统观点看,这已很不够了(C+C>2C),虽然计算机和通信系统在计算机网络系统中都是非常重要的基本要素,但计算机网络并不是计算机和通信系统的简单结合,也不是计算机或通信系统的简单扩展或延伸,而是融合了信息采集、存储、传输、处理和利用等一切先进信息技术的,具有新质和新功能的新系统。人们也常用OSI分层通信体系模型及相应的通信协议来描述计算机网络,从系统观点看,这同样也已很不够了,网络分层通信体系对于计算机网络系统来说,确实非常重要,但它基本上只是用以解决网络系统中计算机之间如何通信问题,远不能代表计算机网络系统更广泛和丰富的内涵,它也只能是计算机网络系统的一个基本要素,这如同指令系统对于计算机系统一样。因此,对于现代计算机网络的研究和分析,应该特别强调计算机网络是系统(The Network is the System)的观点,并用系统科学和信息科学的理论和方法来指导,才有可能使我们能够站在一个较高的高度来重新认识计算机网络系统结构、性能及网络工程技术和网络实际应用中的许多重要问题,也更便于把握计算机网络系统的发展趋向。这对研究网络新技术、开发网络新应用和设计制造网络新产品都具有重要意义。下面我们试用系统观点对21世纪现代计算机网络系统的基本发展方向作一些分析: 开放和大容量的发展方向 系统开放性是任何系统保持旺盛生命力和能够持续发展的重要系统特性,因此也应是计算机网络系统发展的一个重要方向。基于统一网络通信协议标准的互联网结构,正是计算机网络系统开放性的体现。统一网络分层体系结构标准是互联异种机的基本条件,Internet所以能风靡全球,正是它所依据的TCP/IP协议栈已逐步成为事实上的计算机网络通信体系结构的国际标准。各种不同类型的巨、大、中、小、微型机及其它网络设备,只要所装网络软件遵循TCP/IP协议栈的标准,都可联入Internet中协同工作。早期那种各大公司专用网络体系结构群雄竞争的局面正逐步被TCP/CP一统天下的形势取代,这是计算机网络系统开放性大趋势所决定的。互联网结构是指在网络通信体系第三层路由交换功能统一管理下,实现不同通信子网互联的结构,它体现了网络分层体系中支持多种通信协议的低层开放性,因为这种互联网结构可以把高速局域通信网、广域公众通信网、光纤通信、卫星通信及无线移动通信等各种不同通信技术和通信系统有机地联入到计算机网络这个大系统中,构成覆盖全球、支持数亿人灵活、方便上网的大通信平台。近几年来,各种互联设备和互联技术的蓬勃发展,也体现了网络这种低层开放性的发展趋势。统一协议标准和互联网结构形成了以Internet为代表的全球开放的计算机网络系统。标准化始终是发展计算机网络开放性的一项基本措施,除了网络通信协议的标准,还有许多其它有关标准,如应用系统编程接口标准、数据库接口标准、计算机OS接口标准及应用系统与用户使用的接口标准等,也都与计算机网络系统更方便地融入新的信息技术,更大范围的开放性有关。计算机网络的这种全球开放性不仅使它要面向数十亿的全球用户,而且也将迅速增加更大量的资源,这必将引起网络系统容量需求的极大增长而推动计算机网络系统向广域的大容量方向发展,这里大容量包括网络中大容量的高速信息传输能力、高速信息处理能力、大容量信息存储访问能力,以及大容量信息采集控制的吞吐能力等,对网络系统的大容量需求又将推动网络通信体系结构、通信系统、计算机和互联技术也向高速、宽带、大容量方向发展。网络宽带、高速和大容量方向是与网络开放性方向密切联系的,21世纪的现代计算机网络将是不断融入各种新信息技术、具有极大丰富资源和进一步面向全球开放的广域、宽带、高速网络。 一体化和方便使用的发展方向 一体化是一个系统优化的概念,其基本含义是:从系统整体性出发对系统重新设计、构建,以达到进一步增强系统功能、提高系统性能、降低系统成本和方便系统使用的目的。一体化结构 就是一种系统优化的结构。计算机网络发展初期确是由计算机之间通过通信系统简单互联而实现的,这种初期的网络功能比较简单(主要是远程计算机资源共享),联网后的计算机和通信系统基本上仍保持着联网前的基本结构。随着计算机网络应用范围的不断扩大和对网络系统功能、性能要求的不断提高,网络中的许多成分必将根据系统整体优化的要求重新分工、重新组合,甚至可能产生新的成分。例如客户 / 服务器结构就是一种网络系统内部的计算机分工协同关系:客户机面向客户被设计的更简单和方便使用,如各种专用浏览器、瘦客户机、网络计算机、无盘工作站等;服务器面向网络共享的服务,被设计得更专门化、更高效,如各种web服务器、计算服务器、文件服务器、磁盘服务器、数据库服务器、视像服务器、邮箱服务器、访问服务器、打印服务器等。C/S分工协同实际上已成为计算机网络系统的一种基本结构和工作模式。另外,网络中通信功能从计算机结点中分离出来形成各种专用的网络互联通信设备,如各种路由器、桥接器、交换机、集线器等,也是网络系统一体化分工协同的体现。国际互联网中骨干网与接入网的分工,ISP、ASP、IPP、ICP及IDC等各种网络服务提供商的出现,也是互联网更大范围、更高层次的系统分工与协同。系统一体化的另一条路径是基于虚拟技术,通过硬件的重新组织和软件的重新包装来构造各种网络虚拟系统以优化系统性能。网络上各种透明结点的分布应用服务,如分布文件系统、分布数据库系统、分布超文本查询系统等,用户看到的是一个虚拟文件系统、虚拟数据库系统和虚拟信息查询系统,他们可以方便地使用这些虚拟系统而不必关心网络内部结构和操作细节。进而,网络的各种具体应用系统,如办公自动化系统、银行自动汇兑系统、自动售票系统、指挥自动控制系统、生产过程自动化系统等等,实际上都是更高层次的网络虚拟系统,它适应更广泛的用户,更方便地使用网络,用户从网络得到的服务更体现了网络内部各种信息技术的综合结果。虚拟技术实际上也是一种系统的黑盒子方法。21世纪的现代计算机网络将是网络内部进一步优化分工,而网络外部用户可以更方便、更透明使用的网络。 多媒体网络的发展方向 被称为多媒体的文字、话音、图像等,实际上并不是物质媒体,而仍是一些信息表现形式。所谓多媒体技术实质上也应是这些多种形式的信息如何进行综合采集、传输、处理、存储和控制利用的技术,也是一种综合信息技术。信息技术是对人自然信息功能进行增强和扩展的技术,人对客观世界的最初认识正是通过眼观(形状、颜色等形象信息)、耳听(声音信息)、手触(物理属性信息)、鼻嗅、舌尝(化学属性信息)而综合形成对某种事物的感性认识的。可见,人对客观世界最基本的认识过程,正是一种多媒体信息的采集过程。因为客观事物的属性是以各种信息形式综合表现出来的,人只有通过综合采集这些不同形式的信息,才能形成对客观事物比较完整和全面的认识。由此可见,人在大脑中存储的对客观世界的认识,实际上也是一种综合的多媒体信息。进而,从感性认识上升到理性认识的处理,也是一种多媒体信息的处理。因此,知识也是一种综合型的多媒体信息。现在,高度综合现代一切先进信息技术的计算机网络应用已越来越广泛的深入到社会生活的各个方面。人们从计算机网络系统得到各种服务,自然希望也能像他们直接观察客观世界以及直接进行人与人之间交往那样,具有文字、图形、图像、和声音等多种信息形式的综合感受。正是人类自然信息器官对多媒体信息的这种自然需求,推动了各种信息技术与多媒体技术的结合,特别是计算机网络这一综合信息技术与多媒体技术的结合。从某种意义上讲,这恰似信息技术发展到一定阶段而呈现的一种返璞归真现象。因此,多媒体技术与计算机网络的结合与融合既是多媒体技术发展的必然趋势,也是计算机网络技术发展的必然趋势。目前,手写输入、语音声控输入、数字摄像输入、大容量光盘、IC卡、扫描仪等各种多媒体采集技术,压缩介压、信道分配、流量控制、时空同步、QoS控制等多媒体信息传输技术,语音存储、视像存储、面向对象数据库、超媒体查询等多媒体存储技术,MMX芯片、Mpact媒体处理器等多媒体处理技术,以及高精度彩显、彩打、虚拟现实VR、机器人等多媒体利用控制技术的蓬勃发展,为多媒体计算机网络的形成和发展提供了有力的技术支持。电信网、电视网与计算机网的三网合一,也是在更高层次上体现了系统一体化和多媒体计算机网络的发展趋势。三网合一虽然还存在技术和体制等方面的不少问题,但大趋势已逐渐明朗,光纤到家、家用信息电器、家庭布线网络、VOD视频点播、IP电话、网络会议、多媒体网络教学、智能大厦等与此有关的技术和产品正在迅猛发展,21世纪的现代计算机网络必定是进一步融合电信、电视等更广泛功能,并且掺入千千万万家庭的多媒体计算机网络。 高效、安全的网络管理方向 计算机网络是一个系统,而且很多情况下是一个复杂的大系统。它的应用日益广泛、规模日益扩展而结构日益复杂。如同一个国家需要强有力的管理一样,计算机网络这样的大系统,如果没有有效的管理方法、管理体制和管理系统的支撑和配合,就很难使它维持正常的运行,因而也就很难保证它的功能和性能的实现。计算机网络管理的基本任务包括网络系统配置管理、性能管理、故障管理和安全管理等几个主要方面。显然,这些网络管理任务,都涉及计算机网络系统的整体性、协同性、可靠性、可控性、可用性及可维性等重要系统特征。所以,网络管理问题是计算机网络系统的一个重要的全局性问题。任何一个网络系统的设计、规划和工程实施,都必需对网络管理问题作一体化的统盘考虑。系统设计者经常需要在系统安全、可靠性指标和其他质量指标的矛盾中权衡、折衷。采用什么样的网管方法和系统方案,不仅影响网络系统的功能和性能,而且也直接影响网络系统的结构。虽然,计算机网络的基本应用服务功能与网络管理功能有所区别,有所分工,但又是紧密联系的。在网络内部结构中,实现这两部分功能的软、硬件实体也是紧密结合甚至融合在一起的。所以,网络管理系统已成为现代计算机网络系统中不可分割的一部分。网络管理应着眼于网络系统整体功能和性能的管理,趋于采用适应大系统特点的集中与分布相结合的管理体制。在当前网络全球化的大发展的形势下,各种危害网络安全的因素,如病毒、黑客、垃圾邮件,计算机犯罪等也很猖獗,并且也具有全球传播的特点,它们不仅影响网络系统的正常工作和网络应用系统的安全使用,甚至可能威胁网络系统的生存。因此,进一步研究和发展各种先进的访问控制、防火墙、反病毒、数据加密和信息认证等网络系统信息安全技术已成为计算机网络系统发展不可缺少的重要保障。21世纪的现代计算机网络应该是更加高效管理和更加安全可靠的网络。 为应用服务的发展方向 设计和建造计算机网络系统的根本目的就是为了应用。从系统观点看,网络应用最终体现了网络系统的目的性和系统功能。应用需求始终是推动技术发展的根本动力,技术发展又提供更多、更好的应用服务,这是技术发展与应用需求的基本辩证关系。作为高度综合各种先进信息技术的计算机网络,正是在人类社会信息化应用需求的推动下迅速发展起来的;而计算机网络也正是通过各种具体网络应用系统来体现对社会信息化支持的。国家信息化、领域信息化、区域信息化和企业信息化最后都要落实到建立各行各业、各具体单位的各种具体网络应用系统,如各种管理信息系统、办公自动化系统、决策支持系统、事务处理系统、信息检索系统、远程教育系统、指挥控制系统、异地协同合作系统以及综合的集成制造系统、电子商务系统、交通自动订票系统等,各行各业的不同用户也越来越需要依赖具体应用软件来使用网络。因此,基于基本网络系统平台之上的各种网络应用系统已成为计算机网络系统不可分割的重要组成部分。对具体网络信息系统的系统集成实际上就是用系统工程方法来具体规划、设计和构造一个具体的网络应用系统。目前,网络应用系统体系结构的研究、网络应用软件开发工具的研究、分类应用系统规范和标准化的研究,以及综合应用系统集成方法的研究等都非常活跃,取得了很大进展,也体现了计算机网络系统为应用服务的发展方向。21世纪的现代计算机网络呈现给广大用户面前的将是适应更广泛应用需求的、更方便使用的、但却更看不到网络的各种各样网络应用系统。 智能网络的发展方向 人工智能技术在传统计算机基础上进一步模拟人脑的思维活动能力,它包括对信息进行分析、归纳、推理、学习等更高级的信息处理能力,所以人工智能技术也是一种更高层次的信息技术。智能计算机使计算机具有更接近人类思维能力的高级智能,是计算机技术的必然发展。但在现代社会信息化进程中,由于计算机网络技术的飞速发展,计算机与计算机技术已越来越多地被融入计算机网络这个大系统中,与其他信息技术一起在全球社会信息网络这个大分布环境中发挥作用。因此,人工智能技术、智能计算机与计算机网络技术的结合与融合,形成具有更多思维能力的智能计算机网络,不仅是人工智能技术和智能计算机发展的必然趋势,也是计算机网络综合信息技术的必然发展趋势。当前,基于计算机网络系统的分布式智能决策系统、分布专家系统、分布知识库系统、分布智能代理技术、分布智能控制系统及智能网络管理技术等的发展,也都明显的体现了这种智能计算机网络的发展趋向。21世纪的现代计算机网络系统将是人工智能技术和计算机网络技术更进一步结合和融合的网络,它将使社会信息网络不仅更有序化,而且也将更智能化。
第二章 面向复杂系统的综合集成方法上世纪80年代中期,钱学森先生亲自指导并参加了系统学讨论班,号召与会专家、学者在学术观点上做到百家争鸣、各抒己见。在此基础上,他于1989年提出了开放的复杂巨系统及其方法论,即从定性到定量综合集成方法(Meta-synthesis)。2.1 综合集成系统方法论2.1.1 综合集成方法思想综合集成法对复杂问题、复杂系统进行研究,在思想上,要时时刻刻注意到以下几点,只有这样,才不致于再次步入片面的还原论和整体论中去,而是将两者结合起来,并升华为综合集成的方法论。首先需要多学科知识的结合。复杂巨系统问题与简单问题不同:简单问题适用于某个领域或者某个领域的某个方面,具有很强的专业性,研究此类问题可以暂时不考虑其他方面的影响:复杂巨系统问题是各个领域结合成的一个有机整体,只用某一个领域的知识是不够的,要多学科的知识结合起来,综合考虑各方面的因素,相互影响和联系,才可能最终解决问题。多学科知识相结合,是解决复杂系统问题的必要条件。其次是定性研究和定量研究相结合。定性研究和定量研究都是研究解决问题的途径,二者相辅相成,不可偏废。定性认识是定性研究的结果,是建立在过去研究实践而积累丰富经验的基础上。定性认识、经验结论是研究人员一种直接的感观认识,通常在得出结论时没有经过精确计算和各方面的理论论证。定性认识有着一个最大的特点就是,得出结论的速度快,跟精确论证相比,几乎可以忽略不计,随着科学研究、实践经历的丰富,定性认识的正确性也随之增长,是一笔不可多得的财富。定量认识是在现有理论知识、各类模型的基础上,经过精确计算得出的结论。一般情况下,这种结论以其精确性和正确性而有着很强的说服力,但是这种结论的得出需要付出很大的代价,而且有些现实问题还不存在己经建立好的正确理论和模型与之对应。所以我们需要把定性研究与定量研究相结合,充分利用两者中有利的一面,从而快速、正确地解决问题。第三,我们需要将科学理论知识和经验知识相结合。经验知识从实践中来,理论知识是对实践的认识,实践是理论的源泉,理论指导实践。两者之间是互为前提,相互促进,不重视,忽略任何一方都会导致该发展链的断裂。第四,我们还需要将宏观性研究和微观性研究相结合。综合集成的方法论建立在还原论的基础上,并没有否定还原论。我们研究解决任何问题,仍然需要将问题分解,先从整体到部分,弄清楚各个细节之后,再从部分到整体,把宏观和微观研究综合起来,最终从总体上解决问题。从部分到整体,不是将各个部分研究结论堆砌起来,这样无法从根本上解决问题,不能形成整体认识,最多产生1+1=2的效果,多数情况下,特别是复杂巨系统问题中,不会产生新知识,新智慧。我们应该综合集成,实现1+1>2的质变、飞跃,只有这样,才不会再落入还原论的漩涡,才能从根本上解决问题。2.1.2 综合集成方法的概念与实质综合集成是指通过将科学理论、经验知识和判断力(知识、智慧和创造性)相结合,形成和提出经验性假设(如判断、猜想、方案、思路等),再利用现代计算机技术,实现人机结合以人为主,通过人机交互、反复对比、逐次逼近,实现从定性到定量的认识,从而对经验性假设作出明确的科学的结论[3,36],见图2.1。图2.1综合集成方法综合集成方法作为科学方法论,其理论基础是思维科学、方法基础是系统科学与数学科学,技术基础是以计算机为主的现代信息技术,实践基础是系统工程应用,哲学基础是马克思主义认识论和实践论。综合集成方法的实质是把专家体系、数据和信息体系以及计算机体系有机结合起来,构成一个高度智能化的人机结合、以人为主的体系,形成人类智慧、知识、技术之大成,以获得对系统整体的认识[37]。其把专家的智慧、计算机的智能和各种数据、信息有机的结合起来,把各种学科的科学理论和人的知识结合起来,构成一个统一的系统。这个方法的成功应用在于发挥该系统的整体优势和综合优势。2.1.3 综合集成方法过程首先,用综合集成法解决开放复杂巨系统的问题,大致可分为以下步骤[38]:1.明确任务、目的;2.尽可能多地请有关专家提出意见和建议。专家的意见是一种定性的认识,肯定不完全一样。此外还要搜集大量有关的文献资料,认真了解情况;3.通过上述两个步骤,有了定性的认识,在此基础上建立一个系统模型。在建立模型过程中必须注意与实际调查数据相结合,统计数据有多少个就需要多少个参数。然后用计算机进行建模工作;4.模型建立后,通过计算机运行得出结果。但结果可靠性如何,需要把专家请来,对结果反复进行检验、修改,直到专家认为满意,这个模型才算完成。这个方法,综合了许多专家的意见和大量书本资料的内容,是专家群体的意见。把定性的、不全面的感性认识加以综合集成,达到定量的认识。根据系统分析的思想,结合复杂系统问题的特点,综合集成方法过程可分解为三部分[38]:1)系统分解在分析任务的基础上构成问题,把关于整体目标的、高度概括但又相当含糊的陈述转变为一些更具体的、便于分析的目标。根据问题的性质和要达到的总目标,将复杂的决策问题分解成若干子问题,并按系统变量间的相互关联及隶属关系,将因素按不同层次聚集组合,形成一个递阶层次结构指标体系。2)模型集成首先建立模型:构造一组合适的模型,描述子系统组成变量及其之间的关系以及决策者的偏好;然后资源集成:将各种定性、定量分析方法,以及领域专家、信息等一切可以利用的资源,利用计算机网络有机地结合起来,供分析问题时使用;最后进行系统分析:用集成的资源进行分析评价,利用各种模型方法,计算所有可行方案对指标体系的满意程度,得出各种指标的分析结果。模型集成涉及资源广泛,使用算法理论复杂,需要利用大量的、多样化的数据,实现使用技术更新速度快,因此,它是实现综合集成方法重要难点所在。3)系统集成系统综合就是利用多目标决策的方法综合各子系统的分析结果,以反映整个系统行为的结论。根据系统分析和综合的结果,对所列的备选方案进行比较、排序,确定出一定意义下的最佳方案,供决策者参考。如果决策者对分析结果不满意,还可利用在分析和反馈过程中获得的新信息,对问题进行重构和分析。如何将专家意见整合到一起,形成共识是在这一过程的重要任务。由于人的心理、偏好等很难把握,定性信息很难完全科学地定量化,要将众多专家决策者意见整合到一起绝非易事,同样也是综合集成方法实现的难点。2.1.4综合集成的研究趋势钱学森教授在1990年提出综合集成的思想时,采用了“meta-synthesis”这个英文名词,并认为它高于统计研究中的“meta-analysis”。经过大量的文献调查我们确实注意到:在十多年前“meta-synthesis”这个词的确很少有人应用,而近几年来越来越多的被一些国外学者开始使用。社会科学界已有学者介绍他们自己的研究发展过程,开始使用定性方法,后来使用定量方法,包括meta-analysis方法。sandelowski和Barroso从2000年起开始了由美国国家护理研究所资助的一个5年的项目“定性综合集成的解析方法”。近年来,地学和环境学界有大量的综合交叉的研究全球变化和其它环境问题,几乎所有大型项目中都开始单独设立了综合与集成相关的项目研究,把跨地区、跨领域的研究成果综合起来。在空间领域,特别是从事风险与安全领域的研究时需要将因各部件、各分子系统以及系统本身所有可能的故障成因及后果汇在一起分析综合,这正是综合集成思想与方法的应用沃土。著名的概率风险评估方法(简称PRA)就是先在NASA后在ESA以及核能部门得以推广,其核心思想就是从定性到定量的综合集成。由于空间系统的全系统实验的昂贵,人们不可能依靠大量做试验的统计分析来评定系统的可靠性和安全性,于是专家们特别注意从各种事故的发生、可能成因进行细微的定性分析,然后通过一些少量的实验数据加以适当的统计处理,利用数学模型定量评估系统总体,然后又利用专家加以汇总分析即综合集成,得出一些比较可靠和可信的关于系统可靠性和安全性的评估。日本振兴会着眼于长远发展的“未来开拓学术研究”促进计划1996年起资助了“综合的科学”的大项目,属于“理工领域”,至少有1亿日元的研究经费。2002年3月项目验收。他们主要在工程设计中企图综合各方面的思想而形成新的设计,其核心工具是“Ontology Engineering”(本体化工程)将有关工业设计的要素先进行分解,然后利用平台合成,并在某些小型工业产品上加以实现。这个项目的主要思想类似我们目前正在进行的重大基金项目。苏联则成立了一个“Metasynthesis Corporation”,它也有一套称为“组织控制系统的概念与设计方法论”,曾用于解决一些社会和企业管理问题。以上只是简要介绍直接进行综合集成的研究,而相关相近研究一直就有。如人工智能领域中多专家系统,特别是分布式专家系统的综合研究,等等。它们分别在不同的侧面或层面上讨论综合或者集成。进人90年代互联网的迅猛发展使得人们在追求技术进步与知识创新的过程有了更高更多的要求;另一方面,人们在对复杂问题,特别是社会、经济和环境等复杂问题长期不懈的研究随着信息技术的进步已走进一个新的时期,而这些促进了综合集成方法的研究和应用。所以也就有NSFC设立有关的重大项目[39]。钱学森教授在提出“定性定量综合集成方法”后,92年又提出要建立“从定性到定量的综合集成研讨厅”,它的实质是将专家群体、统计数据和信息资料、计算机技术三者结合起来,构成一个高度智能化的人机结合系统,创立系统科学的新理论。这是试图解决对复杂系统的研究及研究方法论问题的一个很好的解决方案。2.2从定性到定量综合集成研讨厅体系研讨厅的思想是我国科学家钱老从上个世纪80年代的讨论班上总结出来的,随后钱学森汇总了几十年来世界学术讨论的seminar、C3I,工作及作战模拟、人工智能、灵境技术、人机结合的智能系统和系统学等方面的经验,进一步提出系统的最新发展形式而列举出来。综合集成研讨厅体系可以作为决策支持系统是因为它能够处理复杂问题,包括复杂的决策问题,此外,它对机器智能和专家智慧的集成使得它有能力面对信息时代大量决策任务所面对的海量信息和海量数据的问题,把海量信息和海量数据转化为决策信息和决策数据。HWSME[40,41]实际上是将现代计算机信息技术、多媒体技术、人工智能技术、现代模拟仿真技术、虚拟现实技术引入到系统工程领域,以解决许多用传统方法难以解决的问题。把定量的模型计算与主要是由专家掌握的定性知识有机地结合起来,实现定性知识与定量数据之间的相互转化。同时它是一个人机结合系统,它的实现要通过以下几种技术的综合运用,包括定性定量相结合、专家研讨、多媒体及虚拟现实、信息融合、模糊决策及定性推理技术和分布式交互网络环境等。对于复杂问题,需要对各种分析方法、工具、模型、信息、经验和知识进行综合集成,构造出适合问题的群体决策支撑环境,以利于解决复杂问题。对于结构化很强的问题,主要用定量模型来分析;对于非结构化的问题,更多地是通过定性分析来解决;对于既有结构化特点、又有非结构化特点的问题,就要采取定性定量相结合的方法。2.2.1综合集成研讨厅的特点我们设计的研讨厅系统具有下述特点:第一,从传统的强调计算机的自动化求解问题,转向为强调以人机结合,以人为主的方式研究问题,支持群体研讨,并以“研讨”作为一种特征性决策支持方式;第二,从传统的注意从“还原论”角度对系统进行分解,转为从“综合集成”角度对系统进行整体把握和综合,具有专业知识优势或经验的人作为知识源和问题求解组元成为系统的一部分;第三,改变了传统的单纯的定性分析或定量分析的做法,用定性与定量相结合的辅助决策技术,提供定性定量相结合的分析环境。2.2.2综合集成研讨厅的独特作用由于复杂巨系统研究范围涉及包括从社会科学到自然科学多个学科,而各个学科间思维方式、分析问题、以及解决问题的方法有着巨大的区别,问题的分析与求解不再是原先的单人单机或限时限地的研讨会模式,而已经转变为要不断交互、相互协作的过程。研讨厅在解决复杂问题时的独特作用如下:首先,研究问题是在一个分布式的网络环境或互联网中进行的,可免除时间集中、地域分散等问题。时间上不作严格限制,可以深入地思考问题,利用相关模型、收集的数据等,再结合各种分析工具。还可以采用匿名方式,避免权威人士左右研讨局面的结果。其次,研讨厅的研讨更体现了民主集中制,体现了决策的科学性和民主性。另外,对于复杂问题需要通过反复的研究分析、计算以及横向协商,反反复复的征求各方意见的烦杂事务,利用研讨厅可以明显的提高工作效率。2.2.3综合集成研讨厅设计思路从决策支持的角度来看,综合集成研讨厅的设计中要遵循如下几点建议:(1)研讨厅的成员除了计算机和决策部门的领域专家之外,还应包括决策支持技术专家,这些专家熟悉传统决策支持.系统的构建过程和决策者的认知习惯,可以在研讨过程的设定和决策方案的评估方面发挥一定的作用;(2)决策者最好能够直接或间接参与问题求解过程,并及时提供反馈,使得研讨厅的决策支持过程形成闭合回路,能够将决策者的意见尽量早地在决策过程中考虑,而不是决策之后再采取措施补救;(3)成员之间应能够实现协作与资源共享,首要任务就是资源应具有标准接口,不仅仅能从一个成员向其他成员提供决策结果,还能提供对结果的说明和解释,有高效率和支持多种媒体的交流平台;(4)资源应尽量封装成较小的模块,以便灵活组合、修改和动态产生新资源,资源形式不能仅仅局限于文本,还可以包括多媒体资源等;(5)必须把Internet或者Intranet作为系统的一部分,尤其是Web必须作为研讨厅的资源。这是因为网络不仅可以为成员们提供便捷的交流手段,而且它本身就是一个超大型的知识库,可以促进决策知识的产生;(6)系统必须具有同步显示设备和统一的问题表示方式,以促进成员之间的了解,并消除交流中因为时间的延迟而可能产生的歧义和不方便;(7)系统应具有良好的可伸缩性,以方便研讨专家规模的扩大,和应用范围的变化。2.2.4综合集成研讨厅实施步骤综合集成研讨厅与一般的系统不同的是研讨厅体系不只是一个机器系统,它还包括专家和存在于人脑中的知识以及机器上存储的知识。应用研讨厅处理与复杂系统相关问题需要比较长时间的准备工作。利用综合集成研讨厅体系求解复杂问题的大致步骤如下:(l)明确问题和任务;(2)召集相关专家利用研讨厅体系的软硬件平台对问题进行研讨;(3)通过研讨,结合专家自己的经验和直觉,获得对问题的初步认识;(4)依靠专家的经验和形象思维,在问题求解知识的帮助下,提出对复杂问题结构进行分析的方案;(5)根据复杂问题结构的特点,结合领域知识和前人经验,把问题分析逐步或者逐级定量化;(6)在定量化或者半定量化的情况下,(在计算机上)建立问题的局部模型或者全局模型,这些模型既是对相关数据规律的一种验证,也包含了专家们的智慧和经验;(7)在局部模型和全局模型基本上得到专家群体的认可后,讨论如何合成这些模型以生成系统模型;(8)系统模型建立后,通过计算机的测算和专家群体的评价验证模型的可靠性。如果群体对模型不满意,那么需要重复上述的(3)一(8),或者其中的某几个步骤,直到专家群体基本满意,建模过程才能结束。2.3 小结本章主要介绍了综合集成法提出、形成和发展历史,以及在此基础上形成的综合集成研讨厅体系特点、独特作用、设计思路和实施步骤。根据这一方法论,在湖北省自然科学基金重大项目“综合集成研讨厅软件体系结构研究”中,针对要建立“从定性到定量的综合集成研讨厅”的雏形,我们研究开发了“群体研讨支持系统”(Group Argumentation Supported System,GASS)。第三章 群体研讨支持系统中研讨信息组织在群体研讨支持系统中,群体研讨是将人的智慧、经验等定性知识与计算机技术综合集成的关键过程。为了提高群体研讨的效率,最终达成共识,我们对研讨的信息进行合理的组织。现有使用研讨信息组织模型主要有Toulmin模型[42]和IBIS模型[43,44],研讨树模型[45],他们各有优缺点。群体研讨支持系统中的信息组织模型能提供一个新型的信息组织方法,它包括对研讨发言信息的结构的定义,对发言信息类型的刻画以及对它们之间关系的界定,对研讨论证信息类别的划分。通过有效的信息组织方法的实施,不仅能更简单地获得研讨中产生的数据、资料,了解研讨的进程,而且能切实地从研讨信息方面加快意见的共识,提高整个研讨的效率。3.1信息组织的必要性研讨中的信息包括研讨的任务信息(需解决的问题)、专家的发言信息、相关数据源中需要共享的各种数据。这些信息互相作用,一步步推动研讨向问题的解决方向前进。但这些信息涉及的范围广,来源复杂,条理性较差,如果对这些信息不进行有效的组织,则在研讨过程中获取的有效信息数量较少,使得分析问题的难度增大,研讨的效率就会大大降低。研讨的任务信息也就是需要解决的问题,它是某次研讨所要围绕的主题,专家们根据这个任务进行研讨,使用的各种数据也是与任务相关的,所以可以说,研讨任务的明确是研讨顺利进行的前提。但有时研讨厅中提出的任务不够明确,造成接下来的任务分解具有很大的困难,这就需要对研讨任务的信息进行组织,保证问题的明确且易于明白。根据研讨的定义,专家的发言信息是研讨过程中很重要的一部分,它直接影响着研讨的结果。专家的发言很随意、自由,发言的量也很大,其中有些信息含义明确,目的清晰,对解决问题很有帮助,但其中也带有很多与解决研讨问题无关的信息,具体的不足如下分析。1)发言的针对性差。当发言者处在没有任何条件的束缚下时,往往会对自己的发言内容不加详细的考虑,对发言产生的效果也未进行预计,这些都使发言的目的性降低,针对性变差,导致这次发言没有起到任何作用,但却占用了相当的时间和资源。2)无法将某次发言进行明确的分类。专家表达的信息模糊、所处的立场不明朗,使人无法分辨这次发言是何种态度,这也使得之后其他成员无法针对这通发言提出明确的看法。3)无法将发言与其它发言联系起来。发言的内容分散且与现有发言主题偏离,无法将它与其它与主题相关的发言进行联系,分离出的有用信息与所占用的时间相比比例很小,这大大降低了研讨的效率。这些不足不仅使研讨的过程冗长而且最后无法获得一致的问题解决方案,所以对专家在研讨过程中的发言信息进行组织是一项必要且非常有效的方法,通过组织可以明确发言的类别、之间的关系,使发言的针对性、语言的效率都得到提高,从而提高研讨的整体效率。相关数据源中需要共享的各种数据是为了支持研讨决策的,它们的使用常常是夹杂在专家成员的发言之中,所以对这些数据的组织方法可以归类于研讨发言的组织方法中去。3.2群体研讨组织方法的分析群体研讨支持系统中,群体研讨是其中非常重要的一部分,群体支持系统领域里的专家们非常重视研讨在群体决策中的作用,并开发了以支持群体研讨为特征的研讨支持系统(Ass) [46,47],例如HERMES[48,49], HADSS (Hypermedia-based Argumentation Decision Support System ) [50], ATTENDING[51]等。在研讨支持系统中,采用的研讨信息组织模型主要有Toulmin模型、IBIS( Issue-Based Information System)模型、研讨树模型。下面按时间先后介绍这三种模型。S E Toulmin于1958年提出了Toulmin模型,Toulmin认为论证更好地解释为由被“依据”支持的“主张
在当今的信息2.0时代,物联网有着巨大无比的发展潜力,十二五规划又给物联网的发展注入了鲜活的生命力,发展的物联网究竟会有什么样惊人的里程碑?物联网的发展究竟会给信息化的世界带来什么样的改革浪潮?让我们先提前为物联网的世界勾画蓝图吧~
毕业设计(论文)开题报告书题 目 本科毕业设计(论文)题目 学 院 理学院 专 业 自动化姓 名 梁溪媛 学 号 34567890指导教师 常广溪 教授 江 南 讲师2009年 3月课题来源(默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)科学依据(包括课题的科学意义;国内外研究概况、水平和发展趋势;应用前景等。默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)研究内容(默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析(默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)研究计划及预期成果(默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)特色或创新之处(默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)已具备的条件和尚需解决的问题(默认格式:小四宋体;字母数字Times new roman;行距1.25)指导教师意见指导教师(签名): 年 月 日系意见系主任(签名): 年 月 日
摘 要
由于无人值守变电站越来越多,这对电力管理部门在技术和管理上都带来了新的挑战。无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要一个统一监控平台将电气设备、环境、图像、各种报警装置全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平。
【关键词】虚拟现实 电力 智能 监控平台
1 引言
随着电力自动化技术的快速发展,越来越多的常规变电站改造为无人值守变电站,无人值守变电站的电压等级和范围越来越广,成为未来发展的必然趋势。在常规变电站改造为无人值守变电站以后,它实现了变电站运行的自动化、精度化,确保了对变电站事故的处理效率和准确性,进一步保障了 系统安全 ,减少了人员的误操作,减少了大量的运行值班人员,提高了劳动生产率,降低了成本,带动了企业科技进步。
但是无人值守的模式无论是在技术上还是管理上都对原有的模式带来了新的挑战。无人变电站的电压等级各站有所不同,设备型号复杂,对于管理运行人员熟悉设备的运行、维护和操作的要求高。并且无人值守变电站的自动化、智能化的程度越来越高,各种在线监控系统也越来越多,对于信息化管理的要求也更高。因此亟待需要将不同监控系统按照设备的真实场景进行统一、整合、分析,电气设备、环境、图像、各种报警装置能全方位直观展现,以便管理操作人员能快速、直观、便捷的查看到所需的实时或历史数据。
2 项目内容
本项目即是针对以上所列出的无人值守变电站运行管理的新挑战,通过基于虚拟现实(VR)技术的变电站远程统一智能监控平台(以下简称“平台”)的应用研究,来提高无人值守变电站的运行管理水平,如图1所示。
2.1 平台的功能
2.1.1 真实三维再现变电站场景
直观再现变电站的建筑、主控室、开关室及环境场景; 直观显示电气一次部分以及电气部分的实际连接;直观显示开关柜的位置、外观 ; 直观显示辅控设备的现场安装位置。
2.1.2 集中展示设备工况
3D实景中沉浸、快速、便捷地查看任意电气设备的相关数据、数值、图像,并可进行历史变化趋势的对应分析、判断。
与Scada系统融合――实时展示电气设备的Scada遥测、遥信数据,并统计开关跳闸次数、变压器调档次数及瓦斯保护动作次数;
与图像监测系统融合――实时显示现场监测图像;
与在线测温系统融合――实时显示在线温度;
与现场巡检系统融合――展示设备巡检历史记录。
2.1.3 自动灵活查看实时图像
双击场景中的设备,图像设备自动进行转向、对焦,颠覆传统人工查找摄像机、转动云台、聚焦等一系列繁琐动作;无需查找图像设备,可快速、便捷、准确地进行对应设备的远程外观察看、拍照、热红外成像测温、热红外拍照等一系列动作,并智能生成人性化的记录、 报告 等。
2.1.4 设备异常告警
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常;对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;解警后,可在设备数据面板中查看历史告警记录。
2.1.5 远程巡视
设定所需巡检的设备点以及关注的数据量、视频图像外观、热红外成像等必要的巡检信息,系统自动生成巡检路径;巡视人员通过平台随机或定时进行远程巡检,当进入已设定的巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示;对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成远程综合分析巡检结果记录,如图2所示。
2.2 基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台的特点
2.2.1 直观逼真
虚拟现实是人们通过计算机对复杂数据进行可视化、操作以及实时交互的环境。本平台中将通过三维模型忠实逼真地再现了安阳市北郊变电站场景,产生了沉浸式的交互环境。
2.2.2 统一管理
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台可融合各种平台系统,展示其相应数据或图像,如Scada电气数据(遥信、遥测数据)、在线测温数据、辅助监控系统的视频图像等。
2.2.3 智能监控
基于虚拟现实(VR)技术实现的变电站远程统一智能监控平台融合数字视频监控、RFID无线识别、智能门禁、智能报警等多种监控方式:
整个三维场景中,每个设备模型会随着实时采集来的数据,智能判断设备工作状态是否正常。对于出现异常的,三维场景会自动将设备渲染成告警模式并定位,不断提示操作人员及时排除故障;
所有的图像、安防、消防、周界、门禁、温湿度、各种传感设备、三维一次电气设备及其附件的各种属性、数据、动作、变化规律,均可以作为告警条件,进行告警及组合告警触发。
2.2.4 智能远程巡检
优化目前传统的现场巡检模式,通过在该平台上设定巡检路线、巡检设备、巡检数据量、设备外观等不同巡检内容,巡视人员在定时或随机通过该平台上进行远程巡检,当进入巡检设备点时,系统将相关的设备相关在线监测数据,进行集中展示,并对实时巡检的结果、过去时间短的变化趋势等进行正常与否进行巡视、判定,形成综合分析结果记录,能远程、高效进行电气设备多系统、跨平台巡测,减少现场巡检频次,形成和现场巡检的高度互补、统一。
3 技术实现 3.1 3D建模技术
三维建模软件为3dMax,它是Autodesk公司开发的基于PC系统的三维动画渲染和制作软件,它功能强大,扩展性好。它适合制作建筑模型、物体动画模型以及人物动画模型等,可利用系统自带的材质库,或自制的贴图,来达到逼真的效果。
3DMax还可以将模型文件导出多种格式的文件,可用于 Java3D开发的引擎平台加载,如obj文件、3ds文件、mdl文件和smd文件等。
本平台引擎所适用的模型有obj、3ds和ms3d。基本场景静止模型采用obj文件格式;刀闸开合、门开合的动画采用3ds格式;漫游人物动画采用ms3d格式。
3.2 平台引擎技术
由于本平台采用B/S架构,所以平台引擎选择用Java3D 来实现VR技术。Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展,是一组应用编程接口(API)。客户端只需要使用标准的Java虚拟机就可以浏览,因此具有不需要安装插件的优点。而且Java3D是基于Internet的软件开发平台,它能将图形功能与Internet很好地集成在一起,因此它非常适用于开发基于网络的VR系统。
本平台算法有如下创新点:
(1)创新采用双视野模式展示变电站复杂场景中的人物/眼睛视野模式;更加直观,沉浸地再现变电站复杂真实场景,实现变电站复杂场景及电气设备、屏柜等多视角三维展。
(2)针对三维变电站场景地形的复杂性,改进传统2D启发式搜索A*算法,大幅度提升变电站复杂三维场景自动寻径的消耗时间。
(3)改进了三维变电站复杂场景中地面高低的检测算法,创新地增加了多维射线,来检测路面的高度信息,提高检验的精确性。
(4)根据变电站场景的复杂性、电气设备的布局复杂以及空间局限性,改进传统的AABB碰撞检测算法,采用动态AABB碰撞检测算法,大幅度提高碰撞检测的准确性。
(5)在变电站三维复杂场景中人物平滑移动,摒弃传统的BSP树,采用椭球体算法并添加滑动公式,实现碰撞后的平滑移动及电力巡检人物碰撞后的椭球体滑动处理。
3.3 系统接口技术
本平台与 其它 所需展示的系统接口程序采用Web Service模式。它是基于网络的、分布式的模块化组件,它执行特定的任务,遵守具体的技术规范,这些规范使得Web Service能与其他兼容的组件进行互操作。Web Services 利用 SOAP(简单对象访问协议)和 XML(Extensible Markup Language可扩展标记语言 )对这些模型在通讯方面作了进一步的扩展以消除特殊对象模型的障碍。XML是用于标记电子文件使其具有结构性的标记语言,提供统一的 方法 来描述和交换独立于应用程序或供应商的结构化数据,可以用来标记数据、定义数据类型,是一种允许用户对自己的标记语言进行定义的源语言,非常适合 Web 传输。
本平台的一大功能是可以展示不同系统的实时参数,不同的系统有不同的编程方式,而且像Scada系统,数据量大,且实时性要求很高,接口程序需要设计的灵活、高效,扩展性好。
与Scada系统接口:Scada系统中有所有电力设备所有遥测、遥信数据,本平台需要快速、便捷的从如此庞大的数据量中检索出所需的数据是个难点
与变电站辅控系统接口:本平台需要从辅控系统中要快速便捷地检索出实时图像、及智能报警信号,而图像的文件一般比较大,快速流畅地在3D平台中展示是个难点。
预留与其它系统的接口:因为本平台可以融合其它多种系统平台的数据,所以要求它在扩展性上做到有足够的冗余设计。
4 结论
基于虚拟现实(VR)技术的统一监控平台三维系统采用先进的软硬件技术,在系统功能方面立足电力变电站智能化管理和安全运行的实际情况,解决了传统管理中很多人工难以解决的问题,同时面向变电站整体模块,克服过去各系统数据条块分割、人工关联的弊端,从变电站实际指挥、运行诊断、检修操作等实际使用的角度出发,实现变电运行设备数据准确及时的采集,电气设备、各种监控装置等真实位置场景及实时状态进行直观、立体、逼真的集中再现及变电站三维巡视的漫游、数据记录、外观记录、巡视分析报告录入等数据的直观、统一再现。规范了业务流程的管理,减少了人工和材料损耗,实现了信息数据及分析的自动生成,实现了变电运行的智能及集中化管理。
参考文献
[1]陈卓等.基于虚拟现实的变电站培训仿真巡视功能研究 [J].现代计算机(下半月版),2010(09).
[2]张照彦等.虚拟现实在变电站仿真中的应用 [J].计算机仿真,2008,25(2).
虚拟现实(VR)是一种由计算机和电子技术创造的新世界,是一个看似真实的模拟环境,下面是我为大家精心推荐的关于虚拟现实的科技论文2500字,希望能够对您有所帮助。
直觉交互界面与虚拟现实
摘要:为了研发更高水准的直觉交互界面,有必要引入虚拟现实技术,借助具备沉浸性、交互性和想象性的人机交互环境来获得真正意义上的直觉体验。通过特定的物理器件装置,以及先进的手势识别技术,使用者不必学习专门的操作命令,就可以与计算机进行交流并获得实时的反馈,而独特的沉浸式环境更能创造出人机一体的融合感。结果表明,虚拟现实技术有效地提升了用户的体验度,大大简化了操作的复杂性,而且可以应用于从娱乐到专业制造等各种场合,是直觉交互界面的有力驱动平台。
关键词:直觉交互;人机交互;虚拟现实
中图分类号:J0-05 文献标识码:A
本文是在“人―计算机” 交互(Human-Computer Interaction)的意义上来谈论“交互”。随着计算机技术几十年来突飞猛进的发展,计算机已经完全进入了日常生活的方方面面,其影响无处不在,人机之间的互动操作问题也越发显得重要。由于计算机尚未能摆脱冯・诺依曼体系的根本制约,与人类思维模式之间的鸿沟依然如同天堑,人机交互问题的一个重要着眼点就在于如何尽量地缩小人类使用者的操作模式与计算机的操作模式之间的差别。这意味着我们仍在不断地摸索和探讨,去提供更优秀的交互界面,使人可以顺畅地、高效率地与计算机进行对话。
一直以来,交互设计思维首要强调的就是以人为本,换而言之就是让设计物适应人,而非人适应设计物。这种观点在计算机还是国防机密的年代中显得有些奢侈,人们只能痛苦地训练自己去迎合机器(例如,使用完全机器式的编程语言与计算机交谈)。在当下,相对廉价的个人计算机都可以提供可观的计算能力,因此交互界面的设计原则也就顺应了这样的思路,去尽可能地将界面做得人性化,让人用得舒服,而繁重的计算则交给计算机在幕后默默地处理。
正是在这样的大背景下,“直觉”一词吸引了大家的目光。毕竟相对于日常物件,计算机的交互界面还是太不人性了,依旧保持着冰冷的面孔。如果能将我们习以为常的动作引入与计算机的交互之中,在不知不觉中将完成与计算机的沟通,那么这样的人机界面才能称得上是以人为本。而在呈现直觉界面方面,新兴的虚拟现实技术则提供了最有价值的工具。
本文正是拟探讨直觉交互界面及其与虚拟现实技术间的关系,为了完成这样的任务,首先我们要对人机交互意义上的直觉作出一个明确的定义,它实际上与大众文化中的“直觉”概念有着相当的差别。之后我们将谈论如何将上述意义上的直觉与虚拟现实结合起来,并提供具体的案例分析来支撑我们的探讨。
一、直觉交互界面
直觉(Intuition)这个概念属于大众词汇,但实际上不同的学科对直觉都有着不同的定义。本文研究的对象是人机交互,因此将在“凭着直觉去与计算机进行交互” (interaction with computer by intuition)这个上下文中去探讨它。首先要注意到,交互是双方面的,也即人与计算机在进行着双向的互动,但直觉却是人才能拥有的,也是仅仅用来修饰人的判断与感觉的,因此直觉人机交互关心的是以人为中心的交互场景中各参与元素对人是否直觉。从人的角度考虑交互界面,这实际也就奠定了“以人为本”在理论上的基础性质。
一般而言,人们对直觉的交互有着如下诉求:它不需要经过有意识的思考便能做出。例如在翻动一页书的时候,人不需要去有意识地考虑该用多大的力气,手指该走怎样的空间路线,或有意识地等待书页翻动之后出现的非常规情况并作出反应,等等。在这个意义上,一本实体书的交互界面是直觉的。依据以上诉求,Blackler等人的研究指出,直觉是“基于已往经验的无意识的反应”[1]。这个定义强调了两个要点:基于以往经验和无意识。关于直觉往往是无意识的(下意识的)举动,这一点几乎已成共识,这里就不再展开论述。需要厘清的是“基于已往经验”这一点。
在日常生活中,人们或许并不认为直觉与已往经验之间会有什么关联。相反,许多人会认为,如果不需要经验就能进行某种操作,那么这种操作显然更符合直觉。特别地,中国传统文化中的“直觉”概念充满了反智主义的特征,直接将“直觉”与“本能”联系起来,往往意味着“不需要通过知识或经验便可以下意识地完成”。但这实际上是一种错误的观点,它不但误解了人的本能,而且未能认识到已往经验的真实存在及其影响。事实上,现代理论表明,人类绝大多数行动――简单的或复杂的――都是后天习得的,并非先天刻印于脑中。如果仅凭本能,人几乎无法完成什么人机交互操作:拿按钮这种最简单的人机界面元素来说,如果没有事先通过各种例子认识到存在按钮这种东西并且按下它之后会启动某些关联反应,使用者甚至都无法做出按下按钮的行为。或者用K.R.Popper[2]的话来说,所有行动都承载着理论――后天习得的理论。
将直觉与已往经验联系起来,这不仅揭示了直觉在人机交互中的真正面貌,而且指出了设计人机交互界面时的一条基础准则:由于不同的人有着不同的生活经验与知识水平,那么他们的已有经验也是不同的,这也就意味着每种类型的人都有着他们对“直觉交互界面”的不同衡量标准。有一个简单的例子可以说明这一点。
考虑一款在电脑上运行的收音机软件,它的作用是播放网络上的各类实时音频流(包括传统电台的在线音频流)。图 1模拟半导体收音机的调频指针窗口,从传统眼光而论这样的界面便是直觉的。然而,对于没有用过半导体收音机的新一代年轻人而言,他们由于频繁地接触电脑,反而会觉得图2的界面是直觉的,因为这样的界面使用的是为电脑用户所熟知的UI(User Interface,用户界面)元素,包括菜单、按钮、列表框和滚动条等等。
习惯半导体收音机操作的用户多半用不惯新式界面,而习惯新式界面、没使用过半导体收音机的用户却很可能对传统界面不知所以。这个例子充分说明了,在考虑直觉交互界面的时候,必须考虑用户群体的已往经验,依据不同的已往经验去断定直觉因素。并不存在唯一的、普适的、通用的直觉界面,这给了设计师以极大的挑战,但同时也是极大的创新动力。 此外,虽然直觉的定义没有直接体现对审美的考虑,但审美和直觉显然是互有关联的[3]。由于直觉使用与交互过程中唤起的先前知识有关,那么审美判断作为人类感知过程的起点之一,恰是诱发直觉的重要因素。一个富于美感的界面,可以抵消用户使用过程中的不安感和隔膜感,并在潜意识上促使和鼓励用户做出交互行为并保证交互行为的持续性和统一性。上面的例子也表明,对于传统用户,设计精美、极富质感的模拟界面有效地抵消了传统用户对电脑软件的不适感,方便他们使用,并且大大降低了潜在的学习成本。而对于年轻用户,他们也可以在自己熟悉的控件界面中运作自如,拉近了老技术(传统流媒体)与新技术间的距离。简而言之,具备良好审美特性的直觉界面具有重要的价值与意义,体现了人机交互界面的发展趋势。
二、直觉界面与虚拟现实
自上世纪70年代起,虚拟现实(Virtual Reality)技术的发展异常迅猛,从专业研究到商业应用乃至家用娱乐都可见其身影。从根本上而言,虚拟现实恰是交互界面直觉化的总趋势的一个反映,因为人机交互演进的内在逻辑在于,呈现和交互手段总在致力于让用户以更直观、更自然、更简便的操控方式去获得更丰富、更多态、更实时的数据资源。
简而言之,虚拟现实提供了一个具有沉浸性(Immersion)、交互性(Interaction)和想象性(Imagination)的虚拟数字富媒体环境;用户不仅可以如同设身处地一般沉浸在它所提供的丰富多彩的虚拟环境中,更可以通过各种创新的途径来与环境中的元素进行互动。沉浸性、交互性和想象性,正是虚拟现实的三个基本特征[4]:一是沉浸性,通过各种技术手段让用户产生“身临其境”的感觉,包括视觉(利用人的立体视觉原理产生虚拟的三维纵深感)、听觉(利用立体声产生虚拟物体的方位感)、触觉(通过力觉设备使用户以为在与真实的物理实体打交道)等等;二是交互性,用户可以实时地与虚拟现实系统中的各种物体进行互动操作,用户的操作不再局限于传统的键盘、鼠标或游戏杆,还包括先进的数据手套、穿着式回馈服等等;三是想象性,给用户呈现的虚拟现实场景具有超越现实场景的特殊魅力,真正做到某种意义上的“心想事成”。
从虚拟现实的上述特征可以看出,它的基本出发点就是要超越传统人机交互界面的非人性化的一面,不仅要让用户尽量溶入整个交互场景中(沉浸性),而且要让用户以更直觉的方式去操作计算机(交互性):首先,虚拟现实技术能够有效地将计算机交互界面直觉化,提供与日常场景尽量类似的界面,完全基于人类日常的视觉直觉。其次,虚拟现实技术能够有效地消除人机交互之间的阻隔,让用户能够通过日常的动作和行为与计算机交互。
从上文的概念分析可知,判定直觉程度要看与使用者本身的已知经验,而且使用情境和审美等其他因素也要考虑在内。虚拟现实技术本身提供了多种多样的方法,但具体的构建和应用也要遵循这样的准则。下一节将提供几个应用案例来说明这些,并综合讨论如何真正地利用虚拟现实技术去设计直觉交互界面。
三、应用案例及讨论
以虚拟现实技术为基础的直觉交互界面被广泛应用于各种层次、各种领域的实践应用之中,其目标用户群体不仅包括非专业人士(普通民众),也包括熟悉计算机但希望寻求更直观的交互操作方式的专业人士。对于前者,他们需要能够尽量降低学习和记忆成本、兼或附带娱乐趣味性的人机界面。而对于后者,操控感良好的直觉界面可以大大提升生产率和成品率,并推动整个生产流程的优化。
日本大阪大学人机工程实验室的伊藤雄一等人研发了ActiveCube(动态积木)[5],这个作品将直觉界面引入儿童和青少年认知学习及娱乐之中,并辅以虚拟现实或增强现实设备以提升其应用价值。每个积木都是一个边长五厘米的塑料立方体;积木里面有一块可编程集成电路,控制着一系列可选的感应器或小型设备,包括超声感应器(感知外界物体的接近)、坐标感应器(三维坐标的相对角度)、触觉感应器(最多可装两个,每个可以感应八个方向的触觉)、红外感应器、灯和电动机等。因此,每个积木实际上已经是一个独立的玩具,可以感知环境并产生相应的动态行为。更绝妙的是,这些积木还能彼此连接,连接起来的各个部分之间也可以互相通信,构成整体行为。儿童使用者不需要额外教学就可以通过直觉使用它们。这样的直觉操作界面,很好地避免了其内部的复杂结构对使用者的影响,小学低年级学生就可以独立操作。
ActiveCube的一大特色在于可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中,红外感应器捕捉搭建好的积木形态,并将符合此形态的虚拟物品显示出来。应用了虚拟现实技术之后,规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等,不仅视觉效果有可观的提升,还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。
ActiveCube还可以在虚拟现实场景里使用。在这种情形中,红外感应器捕捉搭建好的积木形态,并将符合此形态的虚拟物品显示出来。由于ActiveCube本身只是一个简单的立方体,其六面自由连接功能限制了表面的装饰性,最后的拼装效果不一定能吸引儿童用户的兴趣。而应用了虚拟现实技术之后,古板规整的积木可以任意变换成为植物、动物、日常器具等,不仅视觉效果有可观的提升,还借此允许用户进行进一步的玩耍和操控。在上面的例子中,外表相对简陋的十字架形积木摇身一变,可成为精美的飞机,并随着积木在实际环境中的位移而在现实设备上呈现相应的飞行轨迹。
另一个实例来自于工业设计领域。当下的设计师一般都有较高的学历和较专业的计算机技能,但进行三维产品建模的时候,复杂的软件界面依然是最重要的阻碍因素,更遑论键盘加鼠标的操控方式根本就与人手的自然行为大相径庭,严重干扰了设计师的思维和创作习惯。荷兰Delft大学工业设计工程团队在这方面进行了大量研究,提出了新的解决方案,其关键就在于引入直观的手势来与计算机交互,于虚拟现实环境中完成建模工作[6-7]。
一般而言,手势比面部表情和眼动更易于捕捉和识别,又比全身姿势更易于实施(特别是在狭小空间中),因此比较受直觉界面研究者的青睐[8]409-420。但手势也分为几个细类,不一定都适合用于人机交互。Hummels指出了三类手势,第一类是从计算机角度去定义的手势,因而非常便于计算机识别,但需要使用者去刻意学习和掌握,称不上直觉。第二类与之相反,指的是人类日常生活中的手势,优点是非常直观,但计算机程序需要特别的设计才能对其进行识别。综合了以上两种类别之优点而又尽量规避其不足的第三类手势称为描述性手势,原本自身也有着应用范围过窄的缺憾,但辅以虚拟现实技术,便可以成为有效的途径以联通设计师和计算机。 为了提高描述性手势的效果,研究人员特地设计了一个虚拟现实实验环境,见图3。在此环境中,普通设计师作为被试,不受拘束地使用他们惯常的手势进行设计创作,而这些以直觉为基础挥舞出来的手势被动作感应器记录下来,最后进行统计分析。通过这样的过程,研究人员能够采集到和分析出最适合虚拟现实环境的直觉手势。最后,对设计师而言非常直觉、对计算机而言又是相当便于识别的手势方案即可得到确定。设计师在此系统中,可以像往常操作日常物体(胶泥或板材等)一样与计算机辅助设计软件进行人机对话,不仅直觉高效,而且得益于虚拟现实环境,整个设计流程形同真实体验,大大提高了设计效率。
四、结论与展望
一直以来,“以人为本”都是人机交互设计领域的核心口号之一。但本文的分析指出,这绝不能是一句抽象的口号,而必须落实到具体的应用情境之中。另一方面,近年来关于“用户体验”的声音不绝于耳[9],它本质上也是“以人为本”的精神的一种体现,但这个提法也存在着过于含糊的缺点,导致了许多不同的理论都以它为逻辑基础。实际上,只要明确了“人”(也即“用户”)的特定性,问题也就解决了。既然不同的人和不同的用户其自身情况多有差异,同样着眼于“以人为本”或“增进用户体验”的产品,也就必须随着人/用户的不同而给出不同的解决方案,提供不同的交互界面,才能在交互过程中让使用者满意。
直觉概念得到了厘清,但这显然并不意味着直觉交互设计的种种问题也就有了答案。如何让某种交互界面更少地占用使用者的逻辑意识(也即做到“无意识地或下意识地被使用”),以及如何明确地定性定量分析特定用户的已往经验,并以之支持交互界面的设计,这依然是非常复杂的问题。幸而在各领域学者的努力下,此领域已有许多成功的理论或实践得以依循。在这方面最重要的一项就是关于直觉交互中的手势问题,它旨在解决人机交互场景中用什么有效的手势去操作计算机。由于手势不受传统输入设备的限制,它天然地与虚拟现实技术结合在一起[8]409-420。此外,针对现在方兴未艾的商业以及家用娱乐虚拟现实应用,直觉交互界面也是其中的研发热点。限于研究的深度及文章篇幅,本文遗憾地未能在这些方面展开论述,希望能在后继研究中逐步展开。
最后要强调的是,随着普适计算(ubiquitous computing)这个概念在强大的计算机硬件的支持下渐渐变为现实,设计和实现各种直觉交互界面已成为人机交互的核心任务。普适计算要求计算机设备可以感知周围环境的变化并执行相应的任务,在这一过程中如果交互界面做不到直觉易用,那么其计算机人性化的核心价值也就无从体现了。由此,直觉交互界面的理论与实践必将日益凸显其无比的重要性和关键性。
[参考文献]
[1] Blackler A,Popovic V,Mahar D.Investigating users' intuitive interaction with complex artefacts[J].Applied Ergonomics,2010,41(1):72-92.
[2] 波普尔.猜想与反驳:科学知识的增长[M].傅季重,纪树立,周昌忠,等,译.杭州:中国美术学院出版社,2003.
[3] Naumann A,Hurtienne J,Israel J H,et al.Intuitive use of user interfaces: defining a vague concept[M]∥HARRIS D.Engineering Psychology and Cognitive Ergonomics.Berlin:Springer-Verlag,2007:128-136.
[4] Alonso M A G,Gutierrez M A,Vexo F,et al.Stepping Into Virtual Reality[M].New York: Springer-Verlag New York Inc,2008.
[5] Watanabe R,Itoh Y,Kawai M,et al.Implementation of ActiveCube as an intuitive 3D computer interface[M]∥Butz A,Olivier P.Smart Graphics. Berlin: Springer,2004:43-53.
[6] Hummels C,Overbeeke C J. Kinaesthesia in synaesthesia:the expressive power of gestures in design[C]∥Design and semantics of form and movement.Eindhoven:Eindhoven University of Technology,2006:34-41.
[7] Hummels C,Smets G,Overbeeke K.An Intuitive T-wo-handed Gestural Interface for Computer Supported Product Design: International Gesture Workshop[C].Bielefeld:Springer Verlag,1998.
[8] Nielsen M,Strring M,Moeslund T B,et al.A procedure for developing intuitive and ergonomic gesture interfaces for HCI[M]∥Gamurri A,Volpe G.Gesture-Based Communication in Human-Computer Interaction.Berlin:Springer,2004:409-420.
[9] Garrett J J.The elements of user experience[M].Berkeley,CA:New Riders,2002.
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网络虚拟财产在中国大陆地区还属于新生事物,对其进行保护的相关法律较为落后,民事法律对网络虚拟财产的保护,尚无确切立法。但是在理论上来说虚拟财产是可以进行交易的,法律并未禁止虚拟财产的买卖,虚拟财产已经具备商品的一般属性,寻求法律的保护是合情合理的。如果发生虚拟财产纠纷的话,虽说在司法上的解释是属于难定性的,但是可以从《民法通则》规定:“公民的个人财产包括公民的合法收入、房屋、储蓄、生活用品、文物、图书资料、林木、牲畜和法律允许公民所有的生产资料及其他合法财产。”这个共鸣“其他合法财产”上的意义或者从《关于维护互联网安全的决定》第4条:“为了保护个人、法人和其他组织的人身、财产等合法权利,对有下列行为之一,构成犯罪的,依照刑法有关规定追究刑事责任……利用互联网进行盗窃、、敲诈勒索”及第6条的规定:“……利用互联网侵犯他人合法权益,构成民事侵权的,依法承担民事责任。”里面已经包含了关于针对互联网犯罪(没有否定网络财产方面)的刑事责任。上述的条款虽说不是主要针对网络虚拟财产案件正式的法律,但是可以为判决做一些侧面的、可供参考的依据。但是,此类案件在当事人举证, 财产价值估算及证据确认方面很难。所以说,只有期待未来中国对此进行法律上的健全。
预见的,还是基于监督权、言论自由权,采取公告、发布、发表等手段来达到申明个人观点、发布公告公示、维护权利等目的,且行为人的行为没有得到版权人的授权或相对人的明示,所实施的“网络恶搞”(如通过网络言论或网络图片等手段)侵犯了版权人的著作权、肖像权、名誉权、荣誉权等,属违法行为。 (二)构成对版权人的损害事实是侵权责任的必备构成条件 只有行为人的不法行为是导致版权人受损害的原因时,行为人的不法行为才能构成对网络著作权的侵权。因此,衡量权利人是否遭受到了损害,应当结合从作品上载到网络前后作者收到的经济利益和其他利益来考虑。在涉及网络著作权侵权行为和损害结果的因果关系中,往往存在直接和间接原因之分。譬如网主或用户未经版权人许可,将他人的作品在网络上传播,这一行为直接导致作品在网络上传播的后果产生。因此网主及用户将作品在网络上传播是导致版权被侵害的直接原因,此时网主和用户构成对版权的直接侵害。作品在网络上传播还必须得到网络服务商在设备和技术的支持,没有网络服务商的帮忙,作品在网络上传播的后果就不会产生,因此,网络服务商的行为是导致版权被侵权的间接原因。对于网络服务商来说,只有在其明知或应知道网主或用户实施了网络版权侵权行为而没有采取必要的防范措施时,即其主观上有过错时,才构成对著作权的间接侵害。 据此,恶搞有合法与违法之分。合法恶搞是指没有触犯禁止性法律规范的行为;违法恶搞是指触犯禁止性法律规范的行为。对合法恶搞行为,社会公众(包含被恶搞者本人)应予以肯定或宽容。违法恶搞行为自然不能为社会所接受和容忍,恶搞者对其轻率的行为应承担相应的法律责任。因为,一般人应当知道凡作品必有其著作权人,凡转载、摘编或利用他人作品,均须征得著作权人的同意,这是有正常注意能力者之应尽义务。而凡是尽到了正常注意能力义务的人,都能在取得著作权人授权之后,或者以不违反法律规定的方式使用他人作品。 二、如何去追究恶搞者的侵权行为 “网络恶搞”具有侵犯他人著作权、肖像权和名誉权的潜在可能性,也在事实上出现了这种损害。即使人民享有恶搞的权利和自由,但恶搞不是一种横无际涯的权利自由,恶搞应当在法律许可的范围内进行。有些恶搞者抱着“法不责众”的原始理念,认为只要是网民爱看的,就“无所不能搞”。法律是一种强制性的规范,在法律面前人人平等是一种最起码的要求,我们的社会决不能允许有超越法律的特殊人群,网络恶搞者也不能例外。那些无视他人的基本权利(如名誉权、肖像权、著作权)的恶搞、那种无视国家的神圣标志(如国旗、国徽)的恶搞、那种影响国家安全和社会公共秩序的胡搞等等,是不能允许的。一般可以把侵权行为分为两种:一种是一般的民事侵权,当事人双方借助法律程序就可以解决,如抄袭别人的作品等;另一种则是在侵犯权利人合法权利的同时,也对公共利益造成了损害,这种情况下就需要国家公权力进行干预,也就是需要版权部门对违法行为进行检查和处罚。如果情节特别严重,而且经营数额很大,违法行为就将演变为犯罪行为,将受到刑罚处罚。 在法律条例上,我国《宪法》第五十一条:“中华人民共和国公民在行使自由和权利的时候,不得损害国家的、社会的、集体的利益和其他公民的合法的自由和权利”。恶搞者除了要承担《宪法》第五十一条所规定的具有概括性的宪法义务外,还应遵守基本法律中为落实宪法条文所作的各种具体规定。《民法通则》第一百条以及第一百零一条的规定,公民享有肖像权,未经本人同意,不得以营利为目的使用公民的肖像。公民、法人享有名誉权,公民的人格尊严受法律保护,禁止用侮辱、诽谤等方式损害公民、法人的名誉。另外,如果恶搞片中对他人的隐私进行了披露,将构成对他人隐私权的侵犯。 从恶搞的形式上,可以根据《著作权法》的规定,“歪曲、篡改他人作品的,应当根据情况,承担停止侵害、消除影响、赔礼道歉、赔偿损失等民事责任。”这些都给恶搞划出了法律界限。 三、如何加强对“网络恶搞”的规范管理 在网络环境下,很多新事物或现象在法律上看,是一个法律问题集合体。这背后一方面要理顺法律、法规间的关系,另一方面,也要理顺各个监管机关的职责,甚至很多时候需要各个监管机关联合协同去监管某个问题。 从众多的恶搞作品来看,可能引起权益纠纷的主要集中在名誉权、肖像权和著作权几个方面,在这些方面,有些恶搞的确存在侵权行为。然而,界定“网络恶搞”是否侵权还是存在许多盲点的,网络维权也有一定的难度。首先,界定侵权主体有一定难度。民事诉讼法第一百零八条明确规定,起诉必须有明确的被告,无明确被告则不予受理。恶搞侵权的第一个盲点就是难找恶搞者,对使用固定IP地址上网的恶搞者来说,其真正身份的界定并不难,但对许多有意规避而使用公用计算机的恶搞者来说,界定其真实身份就有一定难度。其次,界定侵权事实有一定难度。以著作权为例,如果作品用于介绍情况或者阐明一种观点,适当地或者少量地引用他人的作品,这是《著作权法》所允许的,属于合理使用的范畴。如果超出了介绍情况或者阐明一种观点这个前提,大量引用他人的作品,这是法律所不允许的。“网络恶搞”往往是部分地借用恶搞对象,它有自己的创意,其做法是否侵权往往界于两可之间,让人难以判断。此外,被恶搞者往往无法证明自己受到的实际损失有多大,如果要求精神损害赔偿,同样也很难证明。 目前,我国的网络立法缺失也是一个软肋。“网络法”是专门规制网络法律行为的法律并在逐步形成的一种新类型的法学概念。目前,多数发达国家和一部分发展中国家己开始“网络法”的制定和完善。如美国于1999年颁布实施了大众媒体法《通讯严肃法》,有效规制了包括网络行为在内的通信行为。在著作权侵权判断中,为了正确认定侵权,也需要划分若干步骤。如1992年,美国联邦第二上诉法院在“阿尔泰”网络侵权案中,采取了新的“三步分析法”:第一步,将程序中受著作权法保护与不受保护部分分门别类;第二步,将不受保护部分过滤分离;第三步,将受保护部分与被控侵权的软件作比较。相比国外,我国在这一领域的立法显然滞后。目前由网络引发的民事纠纷不断,“网络恶搞”侵权行为己屡见不鲜,由于缺乏完善的法律规制,许多受 “网络恶搞”被侵害的权益的不到及时、有效的保护。 另外,并不是受到损害当事人都会马上提起诉讼。因为网络对言论自由的促进作用很大,网络上能很快聚集维护言论自由的力量,从而形成强大的舆论压力阻滞了当事人的诉讼行为,使得其同当事人的民事权利产生的矛盾冲突也很大。必须从制度上确立作品关系人的民事权利和公民言论自由之间的关系,才能从根本上厘清“网络恶搞”的合法性边界,从而在保护公民言论自由的基础上保护当事人的民事权利,促进网络世界的和谐发展。论文网赞赏风险管理 银行 竞争力 中小企业 内部控制 状况 调查报告 融资 管理 中间业务 实习报告 金融 监管 制度 农村 养老保险 合作医疗 外贸 理财 规划 网上银行 发展现状 个人理财 人民币 升值 相关论文电信行业政府规制的法律完善简论知识产权融资担保的法律障碍和问题论我国网络隐私权的保护互联网发展对法律行业的影响上一篇:20世纪西方宪政的发展及其变革 下一篇:析婚前财产公证的必要性与可行性风险管理 银行 竞争力 中小企业 内部控制 状况 调查报告 融资 管理 中间业务 实习报告 金融 监管 制度 农村 养老保险 合作医疗 外贸 理财 规划 网上银行 发展现状 个人理财 人民币 升值PLC 变频调速 供水 系统 应用 控制 交流 变频 电梯 设计 火灾 自动 报警系统 单片机 烟雾 检测 篮球 比赛 计时器 自动售货机 控制系统 电热水器 温度 异步电动机 MATLAB 10kV 配电 线路 控制器 智能交通 机床 机械手 变电站 变压器 自动化 售货机 花样喷泉 立体车库 洗衣机 西门子PLC 组态控制 抢答器 数控车床 自行车 里程 车速 超声波 液位 传感器 密码锁 机构 数控激光 切割机设计 后托架 加工工艺 夹具设计 CA6140 传动轴 注塑 模具设计 液压Tags:站在 法律 角度 网络 【收藏】 【返回顶部】人力资源论文金融论文会计论文财务论文法律论文物流论文工商管理论文其他论文营销论文格式范文财务管理论文格式物流论文格式范文财务会计论文格式数学教育论文格式数学与应用数学论文人力资源论文格式现代教育技术论文小学教育毕业论文心理学毕业论文学前教育毕业论文中文系文学论文教育管理毕业论文计算机毕业论文汉语言文学论文电子商务毕业论文法律专业毕业论文工商管理毕业论文最新文章关于证据法中诚信原则的思考-开题报告国家赔偿制度之违法扣押案例研究关于证据法中诚信原则的思考关于民事诉讼法如何起诉热门文章法律专业自考本科毕业论文选题参考-完善..刑事证据的审查试论网络虚拟财产的保护论刑诉法中的不起诉制度计算机论文推荐文章法治政府视角下行政问责制问题研究浅谈职业安全卫生立法的重要性法律家长主义的相关概念辨析浅析法律手段在电费回收工作中的应用PLC 变频调速 供水 系统 应用 控制 交流 变频 电梯 设计 火灾 自动 报警系统 单片机 烟雾 检测 篮球 比赛 计时器 自动售货机 控制系统 电热水器 温度 异步电动机 MATLAB 10kV 配电 线路 控制器 智能交通 机床 机械手 变电站 变压器 自动化 售货机 花样喷泉 立体车库 洗衣机 西门子PLC 组态控制 抢答器 数控车床 自行车 里程 车速 超声波 液位 传感器 密码锁 机构 数控激光 切割机设计 后托架 加工工艺 夹具设计 CA6140 传动轴 注塑 模具设计 液压风险管理 银行 竞争力 中小企业 内部控制 状况 调查报告 融资 管理 中间业务 实习报告 金融 监管 制度 农村 养老保险 合作医疗 外贸 理财 规划 网上银行 发展现状 个人理财 人民币 升值