智能时代已经到来，大模型、具身智能等新技术不断发展，使得机器与机器、机器与人之间的交互无处不在。本书深入浅出地探讨和解读了人工智能中的智能交互技术：第1章主要介绍智能交互技术的基础知识；第2章主要讨论感知认知与交互技术的结合；第3章讲解交互设计的准则；第4章讲解交互系统的原型设计；第5章讲解移动终端的交互设计；第6章讲解智能语音交互设计；第7章介绍智能交互技术的设计与评价方法；第8章重点介绍智能交互前沿技术及应用，包括具身交互智能、虚拟数字人、元宇宙等；第9章介绍e智能车交互设计。书中以自动驾驶作为主要应用场景，各章均配有习题，大部分章节配有翔实的实验指导。
本书可作为普通高校人工智能、计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、机器人工程、自动化、电子信息工程等专业本科生、研究生的教材，也可作为相关技术人员的参考书。
本书配有教学课件、实验素材、教学视频（配套大学MOOC“智能交互技术”）、电子教案、教学大纲，请选用本书作为教材的教师登录www.cmpedu.com注册后下载相关资料，或发邮件至jinacmp@163.com索取相关资料。
本书遵循教指委相关指导文件和高等院校学生学习规律编写而成。践行四新理念，融入思政元素，注重理论与实践相结合。
前 言FOREWORD
当今，社会科学技术的进步推动了人工智能的飞速发展，并不断革新我们与机器的互动方式。纵观科学技术发展史，每一次变革都伴随着交互技术的革新：鼠标和键盘打开了计算机时代的大门；触摸屏打开了移动互联时代的大门；语音交互、人脸识别、手势识别等多模态智能交互技术带我们走进全新的AI时代。本书深入浅出地探讨和解读了人工智能领域的智能交互技术，包括具身智能、虚拟数字人、元宇宙等智能交互前沿技术、智能交互设计准则、移动终端的交互设计、交互原型系统设计、智能语音交互设计、智能交互技术设计与评价方法和e智能车交互设计，充分体现了“智能+交互”。
第1章主要介绍了智能交互技术的基础知识，包括人机交互的起源与发展、各发展阶段的主要技术特征、智能交互技术研究的内容、机器具身交互智能等。另外，因为智能交互技术涉及多个学科领域，所以第1章还介绍了智能交互技术与相关学科的交叉融合。
第2章主要讨论了感知认知与交互技术的结合。人工智能是人类智能的体外延伸，研究如何让机器去做那些靠人的智力才能做的工作，模仿人的行为，因此智能交互就要模仿人的基本交互方式，这包括模拟人的感官体验、认知方法、知觉特征、认知过程及交互手段。读者可通过第2章较好地理解智能交互技术的研究进展。
第3章讲解了交互设计的基本准则：首先从用户体验的角度介绍了各种应用交互设计的流程和原则；其次，介绍了大模型时代的交互设计原则，以桌面系统、移动应用交互为例，介绍各种类型的应用特点、交互设计原则及相关技术；最后，使用思维导图实验，帮助读者尽快理解产品功能的交互设计思路。
第4章讲解了交互系统的原型设计，介绍面向智能软件应用的基本交互设计方法，包括交互设计的基本流程和基本方法，生成式人工智能与交互原型设计、各类原型设计工具，并以手机App原型设计为实例，以实验的形式指导读者体验此类应用原型设计。
第5章讲解了移动终端的交互设计，针对广泛使用的Android操作系统进行应用程序交互设计，详细解读了该操作系统的特点与架构、应用开发方法及手段，并通过App Inventor工具进行应用开发。通过第5章的实验，读者可以了解并掌握移动端网络接口编程及简单的移动端人脸检测开发方法。
第6章对智能交互技术中最热门的应用之一—语音交互技术进行了讲解，介绍了大模型时代的智能语音交互特点，通过语音识别和语音合成、对话交互的实验使读者深入掌握智能语音交互技术。
第7章介绍了智能交互技术的设计及评价方法。如何从无到有设计一个完整的智能交互产品，在设计中要考虑哪些因素，如何评估各类交互设计的质量以及如何对交互界面设计进行评价都是本章重点讨论的问题。
第8章重点介绍了智能交互前沿技术和应用领域。当前人工智能快速发展，智能交互技术已经应用到了各个领域，包括无人驾驶具身交互智能、智能网联汽车、云机器人等。在新技术方面，第8章重点介绍了具身智能、虚拟数字人、元宇宙等智能交互前沿技术。
第9章讲解了e智能车交互设计，以小型智能车为实践载体，并通过移动端智能交互控制、智能语音交互控制、智能手势识别交互控制三个实战加深读者对智能交互技术的理解，同时提升科研实践动手能力。
书中各章均设计了习题，可使读者及时强化新学习的知识点，大部分章节配有翔实的实验指导，使读者通过实验巩固和加深对智能交互技术基础知识的理解。本书可作为人工智能、智能科学与技术、计算机科学与技术、软件工程、数字媒体技术、机器人工程、自动化、电子信息工程、电子科学与技术等专业本科生、研究生的教材，也可作为从事交互设计、用户界面设计、人工智能应用、移动软件开发等相关技术人员的参考书。
北京工业大学信息科学技术学院马楠教授担任本书主编，负责全书的主审、定稿；北京联合大学工科中心徐歆恺副教授、北京工业大学信息科学技术学院李秀智副教授、北京顺程高科技有限公司总经理姚永强担任副主编。第1章由马楠负责编写；第2~4章由马楠、徐歆恺共同编写；第5章由徐歆恺、汪成负责编写；第6章由徐歆恺、姚永强、马楠共同编写；第7章由张欢、马楠共同编写；第8章由马楠、李秀智、韩义恒、吴祉璇、穆尧、谢静共同编写；第9章由姚永强、马楠、杨雅珏共同编写。
中国汽车工程研究院股份有限公司智能网联科技有限公司副总经理夏芹教授级高级工程师参与指导了书中与无人驾驶相关的应用内容，吴祉璇、张亦盈、汪成、韩天聪、
曹梦鑫负责部分文字整理工作。在本书的编写过程中，编者得到了中国工程院院士、国际欧亚科学院院士、中国人工智能学会名誉理事长李德毅院士，国务院参事、中国工程院院士、清华大学信息科学技术学院院长戴琼海院士，中国人工智能学会智能交互专委会主任、北京航空航天大学计算机学院院长王蕴红教授，中国人工智能学会智能驾驶专委会副主任、北京联合大学原副校长鲍泓教授的悉心指导和帮助，在此表示最衷心的感谢。机械工业出版社提供了大力支持，吉玲主任在本书的编写过程中给予了热情的帮助与指导。
本书部分内容得到国家重点研发计划项目“面向质量信任的多维据数校准关键技术和标准研究”（项
高等院校教师
目 录CONTENTS
序
前言
第1章 人机交互技术的发展 1
1.1 人机交互概述 1
1.1.1 人机交互的定义 1
1.1.2 人机交互的起源与发展 2
1.1.3 感知智能在交互技术中的作用 4
1.2 智能交互的研究内容 7
1.2.1 传统人机交互技术研究内容及发展 7
1.2.2 智能交互技术研究内容 9
1.2.3 机器具身交互智能 10
1.3 智能交互技术与相关学科 12
1.3.1 智能交互技术与计算机科学 12
1.3.2 智能交互技术与智能科学和技术 13
1.3.3 智能交互技术与软件工程 13
1.3.4 智能交互技术与工业设计 14
1.3.5 智能交互技术与生理学 15
1.3.6 智能交互技术与认知心理学 16
1.4 习题 17
第2章 感知认知和交互技术 18
2.1 知觉和认知 18
2.1.1 人的感知 18
2.1.2 感官与交互体验 19
2.1.3 知觉的特性 21
2.1.4 认知过程及影响因素 23
2.2 输入/输出设备 24
2.2.1 智能音箱语音交互 25
2.2.2 生物识别与动作捕捉 25
2.2.3 AR/手势/投影交互 26
2.2.4 支持性技术：云技术和大数据 26
2.3 交互技术 26
2.3.1 基本交互技术 27
2.3.2 语音交互技术 29
2.3.3 多点触控交互技术 30
2.3.4 跨模态交互技术 31
2.4 基于感知技术的人车交互 31
2.5 实验1：AI图像创作 33
2.5.1 实验目的和类型 33
2.5.2 实验内容 33
2.5.3 实验环境 35
2.5.4 实验步骤 35
2.5.5 实验报告要求 41
2.5.6 实验注意事项 41
2.5.7 考核办法和成绩评定 42
2.6 习题 42
第3章 交互设计准则 43
3.1 用户体验的定义 43
3.1.1 体验设计 43
3.1.2 情感设计 45
3.1.3 交互设计流程 46
3.1.4 用户体验的应用环境 47
3.2 交互设计的原则 47
3.2.1 状态可见原则 47
3.2.2 场景贴切原则 48
3.2.3 用户可控原则 49
3.2.4 一致性原则 49
3.2.5 预防出错原则 49
3.2.6 协助记忆原则 50
3.2.7 灵活高效原则 50
3.2.8 美观简洁原则 51
3.2.9 容错原则 52
3.2.10 人性化帮助原则 52
3.3 大模型时代的交互设计原则 53
3.3.1 透明度和可解释性原则 53
3.3.2 上下文感知和适应性原则 53
3.3.3 为心智模型设计 53
3.3.4 为适当的信任和依赖设计 54
3.3.5 为共创设计 54
3.4 桌面系统应用交互设计 55
3.4.1 桌面应用的分类 55
3.4.2 桌面系统应用界面设计原则 59
3.4.3 桌面系统应用交互设计技术 61
3.5 移动应用交互设计 64
3.5.1 交互方式比较 64
3.5.2 App界面设计风格 66
3.5.3 移动应用交互设计原则 69
3.6 实验2：思维导图与产品功能设计 73
3.6.1 实验目的和类型 73
3.6.2 实验内容 74
3.6.3 实验环境 74
3.6.4 实验步骤 74
3.6.5 实验报告要求 81
3.6.6 实验注意事项 82
3.6.7 考核办法和成绩评定 83
3.7 习题 83
第4章 交互原型设计84
4.1 交互设计基本流程84
4.1.1 需求分析84
4.1.2 架构与流程设计84
4.1.3 方案设计85
4.1.4 方案验证85
4.1.5 设计跟踪85
4.1.6 其他85
4.2 生成式人工智能与交互原型设计86
4.2.1 交互设计中的AI应用86
4.2.2 AI与设计流程的融合87
4.3 交互原型设计工具简介87
4.3.1 Axure RP89
4.3.2 Sketch90
4.3.3 Figma90
4.3.4 Adobe XD91
4.3.5 墨刀（MockingBot）92
4.3.6 摹客（Mockplus）92
4.3.7 GUI Design Studio93
4.4 实验3：手机App原型开发设计94
4.4.1 实验目的和类型94
4.4.2 实验内容94
4.4.3 实验环境95
4.4.4 实验步骤95
4.4.5 实验报告要求 107
4.4.6 实验注意事项 107
4.4.7 考核办法和成绩评定108
4.5 习题108
第5章 移动终端的交互设计实战110
5.1 Android操作系统110
5.1.1 Android系统特点与架构110
5.1.2 Android开发工具简介113
5.1.3 Android应用设计规范114
5.2 图形化编程开发Android程序118
5.2.1 App Inventor开发环境119
5.2.2 App Inventor简单操作119
5.3 实验4：移动端网络接口调用的实现125
5.3.1 实验目的和类型125
5.3.2 实验内容125
5.3.3 实验仪器、设备126
5.3.4 实验原理126
5.3.5 实验步骤及要求127
5.3.6 实验报告要求131
5.3.7 实验注意事项131
5.3.8 思考题131
5.3.9 考核办法和成绩评定131
5.4 实验5：移动端人脸检测实验131
5.4.1 实验目的和类型131
5.4.2 实验内容132
5.4.3 实验仪器、设备132
5.4.4 实验原理132
5.4.5 实验步骤及要求134
5.4.6 实验报告要求142
5.4.7 实验注意事项142
5.4.8 思考题143
5.4.9 考核办法和成绩评定143
5.5 习题143
第6章 智能语音交互设计144
6.1 语音交互技术发展144
6.2 语音交互的优缺点145
6.2.1 语音交互的优点和痛点145
6.2.2 智能语音交互核心技术146
6.3 实验6：语音识别和语音合成147
6.3.1 实验目的和类型147
6.3.2 实验内容147
6.3.3 实验仪器、设备147
6.3.4 实验原理147
6.3.5 实验步骤及要求148
6.3.6 实验注意事项149
6.3.7 思考题149
6.4
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