回想你第一次使用電腦，是什麼樣的體驗？
也許是打開一台厚重的桌機，用鍵盤輸入文字指令；也許是滑動滑鼠，在桌面上點開視窗；又或者是用手指輕輕一劃，手機螢幕就啟動語音助理回應你。
這些看似稀鬆平常的互動方式，其實背後蘊含著一整套人機互動（HCI）的演進歷史。從單向指令輸入到如今機器能主動理解語氣與表情，人類與電腦的關係已從「命令」進化為「協作」。
今天的文章，我想帶你從歷史的角度出發，看看人機互動是如何從鍵盤滑鼠一路走到腦波與情緒。
人機互動的歷史，可以追溯到19 世紀末期的打孔卡（Punched card），由美國統計學家 Herman Hollerith 發明，原本是為了解決 1890 年美國人口普查的效率問題。他設計了一種紙卡，每張卡片上有 80 個欄位，透過是否打洞的方式，來代表文字、數字與程式碼。資料與程式都以卡片堆疊的形式儲存，再透過打卡機讀取進入早期電腦系統中。
它不僅是早期人類與機器溝通的媒介，更是現代「輸入裝置」的雛形。這套系統後來被 IBM 商業化，成為資料處理與程式設計的標準，直到 1970 年代才被鍵盤與磁碟取代。其設計轉變成現今我們熟悉的電腦答題卡（光學劃記卡，OMR）。
進入 20 世紀中期，逐步演進為命令列介面（CLI）。使用者透過鍵盤輸入文字指令與電腦溝通，系統則根據這些指令執行操作。介面沒有滑鼠圖示，只有黑底白字的終端機畫面，使用者必須輸入精確的文字指令，操作雖然相對困難，卻擁有極高的效率與控制力。
CLI 雖然功能明確，但門檻高且缺乏直覺性。以下為其特點：
| 特點 | 說明 |
|---|---|
| 高效率 | 輸入一行指令可完成複雜操作，適合批次處理與自動化腳本 |
| 支援遠端存取 | 系統管理員可透過 SSH 遠端操作伺服器，節省資源與頻寬 |
| 強大除錯能力 | 可快速查閱日誌、執行診斷命令、追蹤錯誤 |
| 常見使用者 | 系統管理員、軟體工程師、資料科學家、雲端工程師等專業技術人員 |
圖形使用者介面（GUI） 的出現，徹底改變了人們與電腦互動的方式。使用者不再需要輸入複雜的文字指令，而是可以透過滑鼠、視窗、圖示與點擊操作，以更直覺、視覺化的方式使用電腦。
GUI 從 1950 年代到 2025 年的重要里程碑：
| 年代 | 重要事件 | 意義 |
|---|---|---|
| 1950s | SAGE Project | 軍用雷達圖形操作系統，啟發圖形互動需求 |
| 1963 | Ivan Sutherland 開發 Sketchpad | 首個圖形互動介面，奠定 CAD 雛形 |
| 1968 | Douglas Engelbart 的「演示之母」 | 首次展示滑鼠、超連結、視窗等概念 |
| 1973 | Xerox Alto 誕生 | 第一台具備完整 GUI 概念的工作站電腦 |
| 1981–1984 | Apple Lisa → Macintosh | GUI 正式進入個人電腦時代 |
| 1995 | Microsoft Windows 95 上市 | GUI 作業系統成為主流，普及全球 |
| 2007 | iPhone 推出 | 多點觸控革命，GUI 走向行動化與直覺式操作 |
| 2015–2025 | Fluent Design、AR/VR GUI | GUI 開始與語音、手勢、沉浸式裝置融合 |
實體使用者介面（TUI） 是一種讓使用者透過「實體物件」來與數位資訊互動的介面形式。核心概念是將虛擬資訊具象化，讓人們「用手觸碰、抓握、擺動」具體的實體元件來操作電腦系統，就像我們日常操作開關或翻書一樣自然。TUI 具備以下特性：
自然使用者介面（NUI） 是一種強調「直覺互動」的使用者介面，以人類最自然的行為（如語音、手勢、觸控、臉部表情等）與電腦互動，不再依賴滑鼠與鍵盤。相較於 GUI 需要透過圖形元素（視窗、按鈕、選單）學習操作邏輯，NUI 的目標是讓使用者「一用就會」、「像與人互動一樣與機器溝通」。
早在 1970 年代，學界便已出現多點觸控技術的原型設計，但直到 2007 年 iPhone 問世，才真正將「用手指操作畫面」推向大眾市場。iPhone 並非第一台觸控裝置，卻是第一個讓觸控變得流暢、直覺的裝置，滑動、縮放、拖曳等手勢都和我們在實體世界的行為有對應。
進入 2010 年代後，NUI 不再只是觸控螢幕，而是擴展到更豐富的輸入模式。智慧型手機與 IoT 裝置陸續導入麥克風、攝影機、加速度感測器與雷達，讓語音、手勢、臉部辨識都成為可能。這些感測能力開啟了「多模態互動」的時代，我們可以用聲音對 Siri 說話，甚至用臉部表情來解鎖手機或觸發動作。互動方式之所以自然，正是因為它們源自於我們日常的行為，不再需要對著指令表苦讀。
腦機介面（BCI） 是一種讓「大腦與外部設備直接通訊」的技術，不需要透過傳統的輸入裝置如鍵盤、滑鼠或語音，僅靠「想法」就能操控電腦、義肢、遊戲或家電裝置。BCI 透過感測器（如 EEG 腦電圖、fNIRS 功能性近紅外線）偵測神經電訊號，並利用機器學習進行解碼，BCI 開啟了讀心與意念控制的時代。
BCI 的研究可追溯至 1924 年，當時德國神經科學家 Hans Berger 首次發現人類腦部會產生可量測的電訊號（即 腦電圖 EEG）。1970 年代，美國 UCLA 的 Jacques Vidal 正式提出「腦機介面」概念，並於實驗中透過腦波控制滑鼠游標。2024 年，Neuralink 成功將植入式晶片應用於癱瘓患者大腦中，使其能以「意念控制電腦」，成為人機融合的重要里程碑。這些發展象徵著 BCI 不僅能恢復功能，也逐步朝向增強人類能力邁進。
BCI 技術可分為：
BCI 應用實例：
| 應用場景 | 說明 |
|---|---|
| 腦控義肢與輪椅 | 使用者透過腦波控制機械手臂或輪椅，提高行動自主性 |
| 腦控電腦／滑鼠 | 透過腦波移動滑鼠、打字、操作應用程式，協助癱瘓或行動不便者進行基本溝通與工作 |
| 非語言輸入設備 | 使用 BCI 技術協助「封閉症候群」患者進行眼動或腦波輸入，透過文字拼音器進行表達 |
| 腦控智慧家庭 | 控制電燈、音響、電視等家居設備，未來可望整合於智慧居家與無障礙設計 |
| 腦控遊戲與情緒互動 | 根據使用者專注力與情緒調整遊戲難度、背景音樂，提供更沉浸的個人化體驗 |
| 穿戴式神經裝置 | 如 Neurable、Emotiv 等，開發耳機型腦波感測裝置，提升生產力或做焦點追蹤 |
| 醫療與神經復健 | 輔助中風病患、神經疾病患者進行復健，透過大腦重塑提升控制能力與功能恢復 |
| 軍事與高風險控制任務 | 國防單位研究用 BCI 控制無人機，達到意念操控多機聯動作戰 |
| 社群與手機介面 | Neuralink 目標為透過大腦直接操作 iPhone、Vision Pro 等設備 |
CLI（文字指令） → GUI（圖形介面） → TUI（觸覺介面） → NUI（自然語言/手勢） → BCI（意念操控）
| 項目 | CLI（命令列介面） | GUI（圖形使用者介面） | TUI（具體使用者介面） | NUI（自然使用者介面） | BCI（腦機介面） |
|---|---|---|---|---|---|
| 操作方式 | 鍵盤輸入指令 | 滑鼠點擊圖示、選單 | 抓握與移動實體物件 | 聲音、手勢、觸控、臉部表情等自然動作互動 | 透過大腦神經電訊號與裝置互動 |
| 學習門檻 | 高，需要熟記語法 | 低，直覺操作 | 低，實體物件引導行為 | 低，依賴人類與生俱來的溝通方式 | 低至中，部分需要訓練或校準 |
| 操作效率 | 快速、可批次處理 | 視覺化，適合多任務 | 自然操作，但速度較慢 | 極高的自然性與直覺性 | 訊號穩定下能達到即時控制 |
| 資源需求 | 低 | 中等至高，需圖形渲染 | 取決於感應裝置 | 高，需搭配感測器與語音/影像辨識 | 高，需高效能生物訊號處理器 |
| 遠端支援 | 高（如 SSH） | 需額外工具（如 VNC） | 通常不支援遠端 | 難以遠端實作 | 受限，目前多為實驗室或醫療場景使用 |
| 使用情境 | 系統管理、程式開發、伺服器操作 | 一般應用、文書處理、設計工具 | 教育、互動展覽、長者輔助 | 智慧助理、AR/VR、無障礙科技 | 醫療輔具、智慧控制、神經復健、腦控遊戲等 |
| 代表介面範例 | Bash、PowerShell、Zsh | Windows、macOS 桌面介面 | Microsoft Surface Dial、教育互動牆 | Siri、Kinect、Vision Pro、Face ID | Neuralink、Synchron、EEG 腦波帽、IpsiHand 等裝置 |
HCI 的演進是一部科技與人性的交織史，從冷冰冰的指令列到讀心感知的腦機介面，每一次人機互動的更新，都拉近了科技與人的距離，讓使用者不必再費力學習怎麼「操作電腦」，而是讓機器學會「理解人」。HCI 的演進過程不只是技術的進步，更是在尋求：
如何讓系統理解我們、感受我們，進而與我們共感互動？
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