什么是人机交互(Human-Computer Interaction)



人机交互在学术界


在现代社会,电脑和网络影响着每个人的生活,学习,工作的方方面面。信息技术(information technology, IT),人类生活和社会发展三方面不断地互相影响,共同演化。很多人有狭隘的理解,觉得人机交互(HCI)只是电脑或者网页界面设计。事实上,人机交互 (HCI) 是一个非常广泛的新兴前沿领域。 人机交互通过理解信息技术,人类生活和社会发展的三者关系,创造新一代社会信息技术,以达到不断挑战人类潜能极限这一目的的领域。这是美国国家自然基金NSF(National Science Foundation)给出的定义,在他们的划分里面,人机交互叫Cyber-human system,是不是非常的科幻。 从这个定义也可以看出,人机交互在学术圈主要有两类研究,第一类试图理解信息技术对人类生活和社会发展的影响。第二类研究创造新的信息技术来改变未来人们的生活方式。 我先讲一讲第一类研究:我的导师Robert Kraut,他在二十世纪九十年代中期研究互联网技术对人的身心健康的影响。当时即使是在美国,也只有少数家庭在自己的家里装有互联网接口。Robert Kraut 对73户人家使用互联网的情况进行了2年的研究。


首先他发现,用网络来获取信息只占了大家上网时间非常小的一部分。那大家大部分上网时间都用来干嘛了?花在跟网络另一头的其他人进行交流了,尽管那时候只有最简易的聊天室。当时他的论文就指出了,网络社交将是一个重要且巨大的市场。这是一个非常前瞻性的发现。要知道,十年后,Mark Zuckerberg才在他的宿舍里写出第一行facebook的代码。


其次Robert Kraut发现网络的使用减少了人们与自己家人的交流,减小了社交圈,从而增加了孤独感。从一定程度上,Robert Kraut预测了20年后宅男宅女文化。如果大家有兴趣的话,可以来看看这篇老论文。 http://psycnet.apa.org/journals/amp/53/9/1017/


最近的一个著名的关于人机交互的实验是2014年Facebook做的关于操控用户情绪的实验。 简而言之,Facebook改变了用户新鲜事(news feed)上帖子的顺序,对比了先展示“正能量”帖子和先展示“负能量”贴子对用户的不同影响。这个实验解决了长期以来理论界关于情绪感染的争论,但是它的实验方法引发了大规模的讨论。这是The Economicist 对这个实验的报道http://www.economist.com/blogs/babbage/2014/06/facebook,新浪科技的报道 http://tech.sina.com.cn/i/2014-07-04/17469476944.shtml 我自己的研究是看网络技术是如何影响生产力的。网络大军的力量大家都有目共赌。我的研究课题是如何组织利用数以亿计的网络大军的创意和能力来完成实际生产工作。比如创造人类历史上最大的百科全书-维基百科。 在这篇科学人杂志2014年7月的受邀撰稿中,我简要描述了我关于维基百科中的领导力(leadership)的研究。大家有兴趣的也可以看一下http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=columns&id=2463 。如果这个链接看不了的话可以看 http://haiyizhu.com/wp-content/uploads/2015/08/article_about_Wikipedia.pdf


如果说第一类的研究关注的是“理解”信息技术对人类生活的社会的影响,那第二类的研究就是“创造”新一代的信息技术,从而让我们的生活变得更方便,社会变得更和谐美好。 这里我要举一个众包word的例子。大家不知道有没有过这样的体会,有时候要缩写文档实在是太痛苦了。12页的文档要压缩成10页,意思还不能改变,这看看那看看,每句话都是金句,一句都不想删。 MIT的Michael Bernstein (现在在斯坦福做助理教授)设计了一个背后有网络众人协助的word文档编辑插件。从今以后妈妈再也不用担心我们文档超长啦,要缩多少就缩多少。以下是这个项目的演示。美国地区的童鞋可以看这个youtube链接(https://www.youtube.com/watch?v=n_miZqsPwsc)。中国地区的同学可以看这个链接(http://haiyizhu.com/wp-content/uploads/2015/08/Demo-HCI-Soylent.mp4 ) (Full copyrights belong to Michael Bernstein and his collaborators)


再举个关于智能手机界面的例子。现在智能手表和智能穿戴是信息技术中当前非常重要的一个研究领域。 CMU的future interface group 研究如何改进智能手表的界面。 智能手表界面设计的一个难点是手表界面太小了,极大地限制了交互自由度。CMU的研究者们就创造性地提出,如果手表界面太小,能不能在手臂皮肤上进行对手表的操作行为?这样比较相当于增大了手机操作的界面,但是又不增加用户负担。一下这个视频就演示了这么一个原型系统。 美国地区同学可以看这个youtube链接 (https://www.youtube.com/watch?v=OJVBuI3LFqU)。中国地区童鞋可以使用 这个链接(http://haiyizhu.com/wp-content/uploads/2015/08/Demo-HCI-SkinButtons.mp4)(Copyright belongs to Future Interface Group@CMU) 以上两个例子只是人机交互研究者们研发的无数酷炫系统中的沧海一粟。 总结一下,人机交互是一个通过理解信息技术,人类生活和社会发展的三者关系,从而创造新一代社会信息技术,以达到不断挑战人类潜能极限这一目的的领域。人机交互的学术研究主要分“理解信息技术“和“创造信息技术”这紧密联系的两部分。


人机交互在工业界

具体而言,如果在CMU, UMich或者UW获得了一个HCI的硕士(master)或者本科HCI双学位(double major),在Facebook 或者Google对口的人机交互工作是什么呢? 人机交互在工业界主要对应于UX (user experience) Researcher/Designer,中文应该翻译成“用户体验研究员” 或者“用户体验设计师”。我这里贴一个Facebook的UX Researcher 的招聘广告


红线是关于这一职位的主要职责,概括之就是增强产品的用户体验。在Facebook,就是增强他们旗下的产品:facebook, instagram, 和Oculus的用户体验。举个例子,比如当年Facebook新出timeline这个功能的时候,受到了一些用户的极力抵制。UX researchers就要通过一系列定量定性方法来探究为什么这个功能某些用户辣么不喜欢,如何改进这一功能。他们需要与产品部门密切合作,及时将发现反馈,迅速改进产品。


绿线就是UX researcher 需要的一系列能力,我就不一一展开细说啦。可以说CMU的HCI master program很好地涵盖了所有这些技能需求,针对大部分UX researcher/designer 工作要求绰绰有余。但是有的大公司,特别是Facebook待遇好要求高,喜欢招收HCI的博士。 Facebook的UX组可谓是名校博士如云,而且是著名的帅哥美女如云。有的时候还有各校HCI教授在休假的时候去Facebook UX组。注:美国大多数大学会给大学教授七年一次,一次半年到一年的休假。 总结一下,人机交互在工业界其实比较专注于某一具体产品的改进。 如果你想要天马行空地研究新一代信息技术,改变人类在十年二十年之后的交互方式,那就得读博士了。事实上,即使是在工业界,高级用户体验研究也需要博士学位。






在CMU读人机交互博士是什么样的体验?



人机交互博士申请:


人机交互博士的申请其实和一般博士申请差不多,都是一些老生常谈。如果你是本科生,最好有名校高GPA。如果你是研究生(master),那最好就得有一篇会议论文来证明你有一定的研究能力。如果你在美国,那美国教授的推荐信是重要的敲门砖。


有一点特别的是,人机交互的博士录取通常是希望能看到申请者既有一定扎实的计算机或者工科背景,也有对人类社会科学有兴趣。如果你是纯粹的一个编程高手,只想研究算法理论,那HCI可能就不太适合你。如果有扎实的社会科学基础,但是看见程序就头疼,可能HCI也不太合适。


我由于现在也需要参与到招收博士生和辅导博士生的过程中,所以更加深刻地感受到,“两条腿走路”-编程能力和对人类社会兴趣 -对一个好的HCI博士生是特别的重要。所以如果你要申请HCI的博士, 你也的确有这两方面的能力,那就在申请材料中好好地凸显出来。 还有,如今申请者的质量越来越高,很多时候即使是本科生申请者,也都需要有很好的研究经历才行。所以我建议各位本科生申请者,在暑假争取到各大HCI实验室实习,参与到研究项目中来。这对将来的申请会有很大的好处。


Permanent Head Damage过程:


读博士,像很多其他工作一样,不是一个简单的事情,而是一个需要持久努力和忍耐的过程。 有的时候读博士看着很轻松,大多数时候没有什么朝九晚五的限制,想什么时候给自己放假就什么时候放假。去年暑假世界杯的时候,我每天什么事情都不干,上午上上网刷刷大家的评论,下午都实验室门一关看球赛。 过了前两年,没有课程,没有作业,没有成绩单。 遇到比较放羊的老板,真的可以过得很轻松。


虽然读博士没有在人生其他求学阶段时那么多短期的量化指标,但是如果每天放任自己像个幼儿园小盆友,后果会很惨。所以我觉得读博士的时候最重要是有自我管理的能力,需要不断地和自己的拖延懒惰进行不懈斗争。 有时候我觉得,读完博士,即使最终并没有走科研学术的道路,对一个人的自我评价(self-esteem)都会有正面的影响。当人生遇到其他的低潮和挫折的时候,只要想想“我连博士都读完了“,这点挫折都不是个事儿,总有办法。当然读完博士的人都有自己的甘苦谈。我也挺有兴趣听听其他博士讲讲他们的感受。


职业发展:


接下来讲讲职业发展道路。其实已经有提到,一些HCI博士最后成为公司里的用户体验研究员(UX researcher)。除此之外,还有两条比较多被选择的道路:去工业界实验室(industry lab)当研究员和去大学当教授(faculty)。这后两条都是继续做开创性的学术研究,而在大学做教授有更大的自主性。



北美做发考题(faculty)是什么样的体验?



发考题的申请:


发考题是北美华人对做大学教授一种戏谑的说法。美国的教授制度是tenure(终身教职)制度。 博士毕业即可申请助理教授assistant professor。做助理教授5-9年不等,将有一次终身教职评审,评上了就是tenured professor,一辈子的铁饭碗。终身之后,基本可以想干嘛干嘛。只要不要破坏法律法规/篡改实验数据/勾搭本科生小美女小鲜肉,就算每天睡大觉学校也不会管你,照样得付你工资。


计算机系的话学校助理教授的工资和硅谷IT大公司应届博士生Base差不多。终身之后的工资是助理教授工资的1.25-2倍。每年寒暑假,还有7年一次的大休假。北美教授可算一个美差。 大学教授职位的竞争也是非常激烈。一个职位有100-200份申请是非常普遍的情况。其实只要算这样一笔账,全美研究型大学的HCI方向的教授总数是129个(这是布朗大学今年发布的数据)。HCI算是一个朝阳方向,就算这几年有10%的增长率(这已经是一个很大的数字),也就是每年新增13个职位,再加上每年大概有5个老教授退休,那每年全美的HCI教授职位有18个。 而培养HCI博士的program可能有30个,每年有几百个应届毕业生,再加上往年博士申请不成功做博士后的,几百个申请人申请一个职位就变得非常正常了。 就整个计算机领域,如果觉得自己符合以下几条,可以试一下申请教职 1)顶级会议文章上双,一作大于5篇;2)老板业内知名,PhD program 排名前20;3)有一些会议最佳论文和fellowship之类业内公认的荣誉。也不是一定都要满足,但是需要有一点亮点。


发考题像什么之 做发考题像做一个startup:


最后就讲讲我对做大学教授的一点体验。终身教职制度下的大学教授都做些什么呢?就是做研究+教课。 终身制度下的教授虽然需要教课,但是只要不是教得特别差(我是指差得人神共愤的那种差),就都没有关系。教授的主要工作重心在做研究。


我个人觉得,助理教授其实就像是在搞一个创业公司。搞一个主业是研究的创业公司。 怎么说呢?首先,助理教授和创业公司都需要一部分启动资金。做创业的到处宣传自己的想法,证明可实施性,获得种子基金,这些基金可能来自风投,也可能是爸爸妈妈爷爷奶奶朋友同学。 助理教授面试时候给讲座,宣传自己的科研能力和潜力。等拿到教职offer,第一件事情就是给一个列表,说明自己需要多少启动资金,北美计算机系助理教授启动资金从几万到几十万美金不等。 创业公司拿了种子基金就开始买设备雇人。助理教授也一样,拿着这点钱,就要开始精打细算。助理教授最大的一项支出就是支持博士生。


在北美,博士生的学费和生活费大多数情况下就是由导师支付。于是助理教授就得决定在有限的资金限制下,找到最合适做自己项目的博士生并支持他们做研究。 创业公司拿了种子基金,如果成功做出原型产品,然后继续A轮B轮,一轮一轮继续从投资人手里拿钱,买更多的设备,雇更多的人,把公司继续运转起来。 与此类似,助理教授做出了一些初步的结果之后,就可以继续向美国国家自然基金(NSF)国防部等等机构继续讨钱,一个中型项目五十万美元,一个大型项目上百万美元。从而买更多的设备,招更多的博士生,不断运营自己的实验室,出成果,发论文。 助理教授和创业者一样,都是世界上最操心的工作之一。如果学生出不了东西,不会写paper, 也只能自己上。 和每个创业者都有的一夜暴富的梦想一样,每个助理教授也有着一个“make the world a better place”的宏大梦想。这个梦想支持着他们做着这个付出常常大于物质回报的辛苦工作。当然这个梦也有一个实际的可见好处,就是终身教职。


发考题像什么之 学术圈和娱乐圈的类比:



同时我觉得学术圈和娱乐圈也有一些共通之处。这一部分纯粹就是写着玩的,大家看着乐一乐就行了。如何才能在学术圈成功?我觉得和在娱乐圈成功也很类似。


首先是先天的因素。在娱乐圈成功首先就得漂酿是吧,虽然偶尔也有黄渤之流获得成功的,毕竟不太多。 学术圈成功首先得有一定的智力水平。怎么也是一个拼想法,拼创造力的领域。但是就像娱乐圈帅哥美女太多了,学术圈更是谁也不笨,智商高的也是多了去,所以先天因素是必要条件,不是充分条件。


其次就是这个出身问题。大多数成功的电影电视明星,四小花旦呀四大小生呀,要不是中戏中影就是上戏上影。我看《我是路人甲》里面有一句话,说横漂到现在还没出过第二个王宝强。剧里有句台词说,影视剧里的主角都已经在中戏中影这些学校里面定好了的。 对比到学术圈,在一个好学校读博士,对在学术圈的发展起着至关重要的作用。从一个排名不是非常高的学校(比如一百以后)毕业的博士可能比一个名校毕业生在学术圈需要付出多好几倍的努力。


最后就是“代表作”这个东西非常重要。最近金星评论某女明星没有“代表作”,还引来双发粉丝骂战。可以见得,有没有代表作,代表作的质量高不高,是评价娱乐圈明星成功的一个重要标准。 在学术圈,大家也都会有一个共识,比如谁谁的代表作是什么,哪个领域有谁谁谁。 而年轻助理教授的前几年,削尖了脑袋,没日没夜地工作,拼命发论文,就是希望某一个发现或者某一篇文章,能在“江湖”上博得名声,成为自己的代表作。 等一旦博得了名声,成为某一领域权威大牛,接下来的日子就简单多了。你们看梁朝伟周迅一年甚至几年才有一个作品,但是作品一出,大家自然都争相报道。学术大牛们也都淡定地做自己感兴趣的东西,偶尔出一个新作品就有好多人争相引用跟进研究。


最后打一个小广告。欢迎大家能来明尼苏达大学申请博士或者暑期实习。 明尼苏达大学人机交互组 grouplens.org 有5个教授,在人机交互界很有影响,并且还在不断发展,蒸蒸日上。在微软最新的Academic search的HCI排名中列世界所有高校中第十五。我使用微软的Academinc search排名因为HCI比较新,US news还没有加入这个方向的排名。 对很多本科生来说,暑期实习(summer intern)是一个非常好的了解科研,学习科研方法的渠道。对将来的申请非常有帮助。无论你在中国还是美国,如果你有兴趣来我的实验室暑期实习的话,欢迎给我发邮件,同时附上你的简历,我会及时回复你的。