關(guān)鍵詞：信息無障礙  智能交互

信息無障礙(information accessibility)是一個學(xué)科交叉的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，旨在用信息技術(shù)彌補(bǔ)殘障人士生理和認(rèn)知能力的不足，讓他們可以順暢地與他人、物理世界和信息設(shè)備進(jìn)行交互。據(jù)中國殘聯(lián)統(tǒng)計，中國現(xiàn)有8500萬殘疾人，是世界上殘疾人口最多的國家。其中，聽力殘疾2000萬人，視力殘疾1200萬人，各類肢體殘疾2500萬人，智力殘疾和精神殘疾1200萬人……隨著社會老齡化程度加重，殘疾人口數(shù)量也在持續(xù)增長。互聯(lián)網(wǎng)和用戶終端的普及，使得信息無障礙成為一個越來越值得關(guān)注的領(lǐng)域，目標(biāo)是解決殘障人士的信息訪問甚至是生活服務(wù)問題。 

信息無障礙始于個人計算設(shè)備，IBM在1984年首次開發(fā)了基于桌面操作系統(tǒng)的讀屏程序，讓盲人可以使用電腦。1997年，萬維網(wǎng)聯(lián)盟 (W3C) 成立了網(wǎng)絡(luò)無障礙推動(WAI)小組，推動網(wǎng)絡(luò)頁面的信息無障礙。隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，語音識別、圖像識別、手語翻譯等技術(shù)也被應(yīng)用到信息無障礙領(lǐng)域中，支持更多的殘疾用戶（比如聾啞人）通信和訪問信息設(shè)備。微軟在2018年推出了“人工智能無障礙計劃(AI for Accessibility)”，國內(nèi)的互聯(lián)網(wǎng)公司阿里巴巴、百度等也積極推出智能讀圖等無障礙交互應(yīng)用。

在學(xué)術(shù)界，專門交流無障礙技術(shù)的國際會議是ASSETS (ACM SIGACCESS Conference on Computers and Accessibility)，1994年是第一屆。如今智能手機(jī)上基于觸摸的讀屏系統(tǒng)原型就是在ASSETS 2008上提出的。2017年，人機(jī)交互領(lǐng)域的旗艦會議ACM CHI (ACM CHI Conference on Human Factors in Computing Systems) 將無障礙列為十大方向之一。

我國于2004年舉辦了第一屆中國信息無障礙論壇。2006年，工信部把信息無障礙工作納入“陽光綠色工程”，并由中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(CCSA)開始系統(tǒng)化制定信息無障礙標(biāo)準(zhǔn)。2008年，工信部發(fā)布了首個網(wǎng)站設(shè)計無障礙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，信息無障礙在“十三五”規(guī)劃期間被納入國家發(fā)展計劃。

從研究和應(yīng)用水平上看，信息無障礙總體還處于比較初步的狀態(tài)。在應(yīng)用上，針對信息訪問和設(shè)備使用，具有基本功能的技術(shù)可以被應(yīng)用，但效果和效率等可用性指標(biāo)都不高；在現(xiàn)實生活中，針對聽障人士與他人交流、盲人獨立出行等，能支撐的新技術(shù)還處于原型和概念階段。我們組織本期專題的目的，就是讓讀者了解無障礙領(lǐng)域目前存在的問題和研究進(jìn)展，了解此交叉學(xué)科具有的重要研究與應(yīng)用價值，希望更多的科技工作者能夠介入或投身到相關(guān)研究中去，從各自的角度參與和貢獻(xiàn)力量。

信息無障礙交互技術(shù)的現(xiàn)狀

殘障類型多樣，所需要的無障礙技術(shù)也不盡相同，這里介紹三類主要的殘障類型（視覺障礙、聽覺障礙和運動障礙）人群遇到的問題和主要的技術(shù)解決方案。

視力殘疾用戶的需求包括獨立出行、識別身邊物體、與信息設(shè)備交互等。針對獨立出行的需求，目前有基于計算機(jī)視覺的道路識別技術(shù)，通過立體聲場或者震動反饋為視力殘疾用戶指示方向。但是這些設(shè)備目前還不能取代盲杖，還需要更多的技術(shù)突破。針對識別物體的需求，主要是利用視頻/圖像轉(zhuǎn)換為文本的技術(shù)，包括微軟的Seeing AI和谷歌的Lookout都是此類應(yīng)用。針對使用手機(jī)和電腦的需求，主要采用讀屏程序screen reader（蘋果手機(jī)上的VoiceOver或者安卓系統(tǒng)上的Talkback，均為系統(tǒng)默認(rèn)自帶功能），可以通過語音讀出獲得焦點的控件信息，這樣視力殘疾用戶通過聽就能了解設(shè)備界面上的信息內(nèi)容。

聽力殘疾用戶面臨的主要問題是與人交流存在障礙，以及觀看視頻內(nèi)容時聽不到聲音。老年聽力障礙是指隨著年齡增長，聽覺器官的衰老和退變所導(dǎo)致的聽覺功能下降，發(fā)病率居世界第三位。助聽器設(shè)備通過放大聲音信號，可解決“聽不到”的問題；但對于聽覺中樞受損的人，聲音信號分析能力卻難以彌補(bǔ)，解決不了“聽得清”的問題。針對聽障用戶，相關(guān)信息無障礙技術(shù)包括手語的識別與合成，以及語音識別技術(shù)。 

運動控制能力缺失的用戶，包括上肢殘疾，或者患帕金森癥、腦癱、肌肉萎縮、漸凍癥等疾病的用戶。他們喪失了靈活控制手指運動的能力，而手指是人表達(dá)交互意圖的主要運動器官，也是電腦和手機(jī)的主要操作器官。在構(gòu)建面向這類用戶的信息無障礙交互技術(shù)時，其中一個難題是用戶的差異性，幾乎每個用戶的可運動部位及其運動能力都是不同的，給構(gòu)建適合于個體的通用輸入技術(shù)帶來了挑戰(zhàn)。相關(guān)的技術(shù)方案有眼動，但是用“眼動”作為輸入方式時，缺少“確認(rèn)”操作，容易產(chǎn)生誤觸發(fā)，且操作精度有限。

信息無障礙的主要科學(xué)問題

音視頻的理解和信息轉(zhuǎn)換（主要針對聽障和視障）。視覺和聽覺是人們接受信息的主要感官。聽障和視障用戶因為缺乏某種感官而無法完整理解信息，需要建立音視頻的理解技術(shù)，用機(jī)器算法理解音視頻內(nèi)容的語義，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為用戶可用感官能接受的信息類型，包括音頻和文字之間的語音識別和文本到語言(Text To Speech, TTS)技術(shù)，圖像到文字和視頻到文字的技術(shù)。目前，精度是主要問題，尤其是克服多種噪聲條件下的高精度實現(xiàn)，對于這些技術(shù)的可用性起到關(guān)鍵作用。

圖形用戶界面到聲音界面的編碼轉(zhuǎn)換（主要針對視障）。個人電腦和手機(jī)都是圖形用戶界面，信息以可視的方式傳遞給用戶，而視障用戶只能通過聽覺（觸覺為輔）來接收信息，相比于視覺，不僅信息接收的帶寬要低很多，而且信息呈現(xiàn)的模式也發(fā)生了變化。視覺提供整體和并行的信息獲取能力，聽覺只能提供局部串行的信息。這也會影響用戶對于交互界面的心理模型，進(jìn)而影響到交互決策。因此，需要研究從圖形界面到聲音界面的編碼轉(zhuǎn)換方法，優(yōu)化“讀屏”的方法。

個性化信息輸入和意圖理解（主要針對視障和運動障礙）。人體的運動控制系統(tǒng)包括運動執(zhí)行和反饋兩部分。運動障礙用戶無法精確靈活地控制手指運動，視障用戶由于缺少視覺反饋也不能做精確的輸入控制，導(dǎo)致物理運動自由度受限和運動控制精度低的問題。前者需要開發(fā)具有個性化能力的輸入技術(shù)，根據(jù)用戶實際可以控制的輸入范圍來映射有效的輸入；后者需要實現(xiàn)從有噪聲的運動控制數(shù)據(jù)中提取用戶的交互意圖。 

通過智能交互技術(shù)實現(xiàn)信息無障礙

信息無障礙是以用戶為中心的交互方案，是對人的交互性能的優(yōu)化。優(yōu)秀的信息無障礙技術(shù)要適應(yīng)用戶的生理和認(rèn)知能力，而不是讓用戶適應(yīng)技術(shù)。為此，要采用智能交互方法來開展研究，從用戶角度來設(shè)計和創(chuàng)新適用的交互模式，通過智能傳感、智能用戶意圖推理和智能信息呈現(xiàn)來構(gòu)建信息無障礙的交互界面。

對用戶行為和認(rèn)知能力的準(zhǔn)確建模  需要建立用戶動作能力和心理模型的計算模型，建立并引入生理、心理的先驗知識來描述用戶的信息輸入輸出能力，對用戶意圖、表達(dá)方式、動作控制能力做統(tǒng)計建模和描述。殘障用戶的一個重要特點就是個性化，每個用戶的信息輸入輸出能力都不同，除了需要研究合適的模型函數(shù)，還要研究個性化參數(shù)的計算方法，力求能準(zhǔn)確地描述個體殘障用戶的能力。

智能的感知技術(shù)  需要研究高精度的感知技術(shù)，感知用戶的外在動作，也感知用戶的內(nèi)在心理狀態(tài)。信息無障礙中，智能感知的應(yīng)用場景非常豐富，針對不同類型的殘障用戶、不同的交互任務(wù)、不同的使用情景，都需要適合的傳感方案。哪些動作或者心理狀態(tài)是有交互價值的，如何采用成本可控、易于部署的硬件方案都是需要考慮的問題。

智能的意圖推理技術(shù)  殘障用戶通過自然動作（手、眼或身體其他部位）表達(dá)交互意圖。優(yōu)化信息無障礙的交互體驗，需要使用戶在表達(dá)意圖時的生理和心理開銷最小化，但這樣將導(dǎo)致用戶的表達(dá)方式和表達(dá)動作都是不精確的，在時間和空間上都存在隨機(jī)性。如何從連續(xù)隨機(jī)的行為數(shù)據(jù)中提取用戶的輸入意圖，是需要解決的問題。作為操控型的交互界面，需要具有高精度、可理解、結(jié)果可預(yù)測的特點。

智能的信息呈現(xiàn)  感官殘障用戶對于交互界面的理解是不完整的，交互決策的心理模型帶有隨機(jī)性。高可用的信息無障礙交互界面，首先需要有對用戶信息需求的預(yù)測能力，確定信息輸出的目標(biāo)；然后根據(jù)用戶的信息接收能力將目標(biāo)信息編碼到具體模態(tài)上，編碼方式涉及多模態(tài)融合；最后根據(jù)交互情景，對信息呈現(xiàn)的編碼方式做動態(tài)優(yōu)化調(diào)整，保證用戶接收信息的有效性。

本期專題

本期專題邀請了5篇文章。美國康奈爾大學(xué)的Enhancing Ability Lab實驗室是一個國際著名的面向弱視用戶的研究團(tuán)隊，趙宇航和Shiri Azenkot教授撰寫的《利用增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)增強(qiáng)弱視人士的視覺能力》詳細(xì)介紹了增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)是如何改善視弱人士的日?；顒拥?。中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所研究員陳益強(qiáng)和王向東的研究團(tuán)隊長期開展面向聾人和盲人的信息無障礙技術(shù)的研究，他們分別撰寫了文章《面向聾人的信息無障礙技術(shù)——手語識別與合成》與《面向盲人的信息無障礙技術(shù)——盲文翻譯與識別》。中國殘聯(lián)與清華大學(xué)在2016年成立了清華大學(xué)無障礙發(fā)展研究院，計算機(jī)系人機(jī)交互實驗室發(fā)揮其專業(yè)能力，在研究院重點開展信息無障礙交互技術(shù)研究，易鑫等人共同完成的《基于穩(wěn)態(tài)視覺響應(yīng)的腦電接口動態(tài)分組鍵盤技術(shù)》詳細(xì)介紹了腦電響應(yīng)的影響因素和為肢殘用戶設(shè)計的優(yōu)化交互信息效率的動態(tài)分組鍵盤技術(shù)；石偉男和喻純撰寫的《基于字符級糾錯的智能鍵盤》分析了盲人在觸屏手機(jī)上鍵入文本時的難題，他們構(gòu)建的適合于盲人的智能輸入法獲得CHI 2019最佳論文提名獎。

作者簡介

史元春

CCF會士，CCF常務(wù)理事，CCCF前專題主編。清華大學(xué)教授。主要研究方向為人機(jī)交互、普適計算、多媒體、網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)等。shiyc@tsinghua.edu.cn

相關(guān)知識

智能技術(shù)與無障礙設(shè)計：社區(qū)養(yǎng)老中心的未來趨勢
移動改變未來 智能家居無障礙設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
智能語音交互系統(tǒng)：讓溝通無界限的未來科技
無障礙設(shè)計
精神障礙患者社交技能訓(xùn)練,提高精神障礙患者社交能力的訓(xùn)練方法
未來家居新趨勢：智能化無障礙改造探索
無障礙智能家居設(shè)計理念
智力障礙兒童社會交往能力的培養(yǎng)（7頁）
社交技能訓(xùn)練在發(fā)育障礙兒童學(xué)校適應(yīng)中的重要性與實施
『演講嘉賓專題』智能康復(fù)技術(shù)，開拓康復(fù)未來

網(wǎng)址: CCCF專題丨信息無障礙中的智能交互技術(shù) http://m.u1s5d6.cn/newsview688186.html